催化裂化的概述
催化裂化工艺流程及主要设备
2023催化裂化工艺流程及主要设备pptcontents •概述•催化裂化工艺流程•催化裂化主要设备•工艺特点和操作规程•安全与环保•常见故障及排除方法•发展方向和新技术应用目录01概述催化裂化是一种将重质烃类转化为轻质烃类和液化气的过程,是石油化工中重要的二次加工手段之一。
催化裂化工艺主要采用流化床反应器,催化剂作为床层中的介质,在适宜的温度、压力和空速条件下进行反应。
催化裂化基本概念1催化裂化主要设备23流化床反应器是催化裂化的主要设备之一,分为单器、双器和多器系统。
反应器再生器是催化裂化中的重要设备,用于烧去催化剂表面的积炭,恢复催化剂活性。
再生器旋风分离器用于将反应和再生两个工艺流程分开,同时将催化剂从反应器物料中分离出来。
旋风分离器催化裂化工艺流程简介原料油进入反应器,在适宜的温度、压力和空速条件下进行反应。
分离出的催化剂进入再生器,烧去积炭恢复活性。
反应后的物料进入旋风分离器,将催化剂从物料中分离出来。
再生后的催化剂回到反应器物料中,继续参与反应。
02催化裂化工艺流程原料油缓冲在催化裂化工艺中,原料油首先需要进入缓冲罐,进行初步的脱水和脱盐处理。
原料油加热原料油通过加热炉加热到一定温度,以便能够进行催化裂化反应。
原料预处理催化裂化主要流程加热后的原料油被送到催化裂化反应器中,同时加入催化剂。
进料在催化裂化反应器中,原料油在催化剂的作用下发生裂化反应,生成轻质油品和小分子烃类。
裂化反应裂化反应后的油气和催化剂分离,油气进入分馏塔进行分离。
催化剂分离分离后的催化剂进入再生器烧焦再生,循环使用。
催化剂循环油气在分馏塔中根据沸点不同,分离成不同沸点的油品,如汽油、柴油和重油。
油品分馏分离出的油品通过一系列精制过程,如脱硫、脱氮、脱氧等处理,提高油品质量。
油品精制催化裂化过程中产生的气体,通过压缩、冷却和分离等步骤,得到液态烃和干气。
气体分离经过处理的油品和气体分别进入相应的储罐或装置进行储存或进一步加工。
催化裂化
胜利
0.23 0.29 <0.02 0.2~0.4 4.7 8.5 4.8 39.2
2.以重油为裂化原料时会遇到以下技术困难: ①焦炭产率高 原因是:
重油的H/C比较低,含稠环芳烃多,胶质沥青质含量高;
重金属污染催化剂 引起一系列的问题,主要有: 再生器烧焦负荷大 焦炭产率过高,会大大破坏装置的热平衡 装置能耗增大
5~10
6~8
二:催化裂化的发展过程
分解等反应生成气体、汽油等小分子产物
催化裂化反应
缩合反应生成焦炭
反应:吸热过程
催化裂化 再生:放热过程
催化裂化的发展可以分成以下几个阶段:
1.天然白土和固定床催化裂化 2.合成硅铝催化剂和移动床催化裂化
①移动床催化裂化
②流化床催化裂化
3.分子筛催化剂和提升管催化裂化
次反应
二次反应并非对我 们的生产都有利,应 适当加以控制
为了获得较高轻质油收率,不追求反应深度过大,而是在
适当反应深度的基础上对未反应原料进行回炼 “未反应原料”是指反应产物中沸点范围与原料相当的那 一部分,称回炼油或循环油 目前我国的催化裂化装置采用的反应温度一般比国外低
三:渣油催化裂化
芳香基原料油、催化裂化循环油或油浆(其中含有较多的稠
环芳烃)较难裂化,要选择合适的反应条件或者先通过预处理
来减少其中的稠环芳烃而使其成为优质的裂化原料,如循环 油可作如下处理: 加氢→含环烷烃较多→优质裂化原料 溶剂抽提分理出芳烃(化工原料)→裂化
2.复杂的平行—顺序反应
重质石油馏分
中间馏分
烷烃
烯烃
①反应速度比烷烃快得多; ②氢转移显著,产物中烯烃、尤其 是二烯烃较少。
①反应速度与异构烷烃相似; ②氢转移显著,同时生成芳烃。 ①反应速度比烷烃快得多; ②在烷基侧链与苯环连接的键上断 裂。
催化裂化技术.
①.散式流化态: 颗粒均匀地分布在整个流化床内且随着 流速的增加床层均匀膨胀,床内孔隙率均匀 增加,床层上界面平稳,压降稳定、波动很 小。因此,散式流化态是较理想的流化状态。 一般流-固两相密度差较小的体系呈现散式流 态化特征,如液-固流化床。 ②.聚式流化态: 颗粒在床层的分布不均匀,床层呈现两 相结构:一相是颗粒浓度与空隙率分布较为 均匀且接近初始流态化状态的连续相,称为 乳化相;另一相则是以气泡形式夹带少量颗 粒穿过床层向上运动的不连续的气泡相,因 此又称为鼓泡流态化。
四、催化裂化的方法 1、固定床: 反应和再生过程是在同一设备中交替进行, 属于间歇式操作。为了使整个装置能连续生产, 就要用几个反应器轮流的进行反应和再生。因 此这种装置的设备结构复杂,生产能力小,钢 材耗量大,操作麻烦,工业上早已被淘汰。 2、移动床: 移动床催化裂化,使用直径约3mm的小 球催化剂,起初是用机械提升的方法在两器间 运送催化剂,后来改为空气提升,生产能力较 固定床大为提高,产品质量也得到改善。由于 催化剂在反应器和再生器内靠重力向下移动, 速度缓慢,所以对设备磨损较小,不过移动床 的设备结构仍比较复杂,钢材耗量比较大。
催化裂化技术
第一章 概述
一、催化裂化技术 二、催化裂化技术发展状况 三、催化裂化反应类型 四、催化裂化的方法 五、催化裂化的目的及意义
第二章 工艺叙述
一、反应-再生系统 二、分馏系统
三、吸收—稳定系统
四、余热锅炉系统 五、反应系统主要设备
第一章
概述
一、催化裂化技术 催化裂化(Fluid Catalytic Cracking)是石油炼制 过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂 化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化 裂化原料是原油通过原油蒸馏(或其他石油炼制过程) 分馏所得的重质馏分油;或在重质馏分油中掺入少量渣 油,或经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油;或全部用常压渣 油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质 沉积在催化剂上,缩合为焦炭,使催化剂活性下降, 需要用空气烧去(见催化剂再生),以恢复催化活性, 并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重 质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高 (马达法80左右),裂化气(一种炼厂气)含丙烯、 丁烯、异构烃多。
催化裂化工艺流程与设备
气体分离
将反应生成的气体进行分离,得到高纯度的氢气、一氧化碳等。
液体产品分馏
将液体产品进行分馏,得到不同沸点的汽油、柴油等。
催化剂再生
对失活的催化剂进行再生处理,恢复其活性,实现催化剂的循环 利用。
05
催化裂化设备
反应器种类与结构
固定床反应器
固定床反应器中催化剂固定在反应器内,原料油自下而上通过催化剂床层进行 反应。其结构简单,操作方便,但催化剂不易更换,适用于低中压、低转化率 的情况。
压缩机
压缩机是催化裂化工艺流程中的重要设备之一,用于提供 高压气体或循环气体。根据用途不同,压缩机可分为离心 式和往复式两种。
过滤器
过滤器用于过滤原料油和催化剂中的杂质,防止杂质对设 备和催化剂造成损害。根据用途不同,过滤器可分为粗滤 器和精滤器两种。
06
操作条件与优化
温度控制
温度是催化裂化工艺中的重要 参数,它影响反应速度和产品 分布。
燃料油
催化裂化过程中产生的燃料油主要包括重质燃料油和轻质燃料油,可用 于船舶、工业窑炉等作为燃料。
03
石油焦
石油焦是催化裂化过程中产生的固体副产品,主要由碳组成,具有高比
表面积和高导电性等特点。石油焦可应用于冶金、化工等领域。
03
催化裂化反应原理
裂化反应机理
链引发
在高温和催化剂的作用下 ,长链烷烃开始断裂,产 生自由基。
THANKS
谢谢您的观看
Hale Waihona Puke 如泵、压缩机、换热器等,用于实现物料 输送、热量交换等功能。
02
原料与产品
原料种类与性质
原油
作为催化裂化工艺的主要原料,原油的种类和性质对工艺流程和产品质量有着重要影响。 不同地区的原油在化学组成、物理性质等方面存在差异,因此需要针对不同原油的特点进 行相应的工艺调整。
石油加工中的催化裂化工艺技术
石油加工中的催化裂化工艺技术石油加工是将原油转化为各种石油产品的过程,其中催化裂化是一种重要的加工工艺技术。
本文将对石油加工中的催化裂化工艺技术进行介绍,旨在帮助读者更好地了解该过程的原理和应用。
一、催化裂化的概述催化裂化是将长链烃分子在催化剂的作用下裂解为短链烃分子的过程。
它通过破坏长链分子的结构,使原油中的重质烃分子转化为轻质烃分子,从而提高汽油产量。
催化裂化工艺技术在炼油行业中有着广泛的应用,并成为提高汽油产量和改善燃料质量的重要手段。
二、催化裂化的原理催化裂化过程中,催化剂起到了关键的作用。
一般采用酸性固体催化剂,如二氧化硅、氧化铝和硼砂等。
这些催化剂表面具有一定的酸性,能够吸附原油中的长链分子并发生脱氢和脱碳反应,从而裂解为短链烃分子。
此外,催化剂还能够催化裂解产物的再重组反应,生成较高辛烷值的汽油。
三、催化裂化过程催化裂化过程主要包括以下几个步骤:料油预热、加热和蒸汽气化;进料油在催化剂床层中与催化剂接触发生裂化反应;裂解产物经过分离和处理,得到目标产品;再生催化剂,使其恢复活性。
整个过程需要严格控制反应温度、压力和催化剂的质量和活性。
四、催化裂化的应用催化裂化工艺技术在炼油工业中有着广泛的应用。
通过调整反应条件和催化剂的配方,可以实现不同的生产目标,如提高汽油产量、改善燃料质量、减少环境污染等。
此外,催化裂化还可以生产出其他石化产品,如乙烯和丙烯等。
五、催化裂化的发展趋势催化裂化工艺技术在过去几十年取得了较大的进展,但仍存在一些问题和挑战。
例如,催化剂的寿命较短,需要经常更换和再生;催化裂化过程中产生的废热和废气对环境造成污染。
为了解决这些问题,近年来研发了一系列新型催化剂和工艺技术,如热解裂化和催化裂解结合等,以提高催化裂化的效率和环境友好性。
六、结论石油加工中的催化裂化工艺技术是一项重要的炼油工艺,能够将原油转化为汽油等石化产品。
催化裂化过程中,催化剂起到了关键的作用,通过裂解和重组反应实现原油的转化。
催化裂化
置里,由于催化剂老化减活及重金
属污染,催化剂活性下降,为了维 持系统内平衡催化剂活性,需要补
充新催化剂。在置换催化剂及停工
时要从系统内卸出催化剂。
反应器作用:进行催化裂化反应的场所,为反 应提供一定反应温度、反应时间和空间,是催
化裂化装置的核心设备。
沉降器作用:使来自提升管的反应油气和催化
剂分离,回收催化剂。
化剂,烟 气经集气室和双动滑阀排入烟囱。再生
烟气温度很高而且含有约5%~10% CO,为了利 用其热量,不少装置设有CO 锅炉,利用再生烟 气产生水蒸汽。对于操作压力较高的装置,常设 有烟气能量回收系统,利用再生烟气的热能和压
力作功,驱动主风机以节约电能。
装置内设有催化剂储罐的原因:
在生产中催化剂会损失,为 了维持反应再生系统内催化剂藏量, 需要定期地或经常补充新鲜催化剂。 在一些催化剂损耗很低的装
分子筛催化剂不能在床层反再系统应用的原因
分子筛催化剂活性很高,如果在流化床层中进行裂化反应,则 由于油气在床层中停留时间过长、反混严重、必然会引起过 多二次反应,结果使轻质油产率降低,焦炭产率增大。使用 分子筛催化剂时裂化反应时间只需1~4秒。采用提升管反应 器可以严格控制反应时间,而且气固混合物在提升管中高速 流动,减少反混,也减少了二次反应,充分发挥分子筛催化 剂高活性和高选择性的优点。 分子筛催化剂的提升管裂化的优越性 使用分子筛催化剂的提升管裂化比无定形硅酸铝的床层裂 化反应有明显优越性:轻质油收率高、焦炭产率低,柴油十
旋风分离器:使气固分离并回收催化剂
再生器作用:是烧去结焦催化剂上的焦炭以恢
复催化剂的活性,同时也提供裂化所需的热量。
②分馏系统 分馏系统的作用:是将反应再生系统的产物进 行分离,得到部分产品和半成品。
催化裂化工艺流程ppt
再生器是催化裂化工艺中不可或缺的部分。通过改进再生器设计,可以提高催化剂的活性 恢复效果和减少能源消耗。例如,采用高效的再生器结构和控制策略可以提高再生效果和 降低能耗。
反应-再生系统匹配
反应器和再生器的匹配程度对整个系统的效果有着重要影响。过度的再生会消耗过多的能 量,而不足的再生则会导致催化剂活性下降。因此,需要选择适宜的反应器和再生器匹配 关系,以达到最佳的工艺效果。
改进催化剂性能
01
选择高效催化剂
使用高效催化剂可以显著提高产品的产率和质量。例如,采用具有高
活性和选择性的催化剂,可以增加所需产品的产率,同时减少副产品
的生成。
02
催化剂再生
定期对催化剂进行再生处理,可以恢复其活性,延长其使用寿命。通
过改进催化剂再生工艺,可以提高催化剂的再生效率,延长其使用寿
命。
催化裂化工艺流程ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 催化裂化概述 • 催化裂化工艺流程 • 催化裂化主要设备 • 催化裂化工艺优化建议 • 催化裂化工艺的发展趋势和展望
01
催化裂化概述
催化裂化定义
催化裂化是一种将重质烃类转化为轻质烃类和石油焦的石油 加工过程。
催化裂化是在催化剂的作用下,利用热力使重质烃类发生裂 解反应,生成轻质烃类和石油焦的过程。
03
催化剂活性评价
定期对催化剂的活性进行评价,以便及时发现催化剂的问题并采取相
应的措施进行解决。通过建立催化剂活性评价系统,可以更好地了解
催化剂的状况,为优化工艺提供参考。
优化反应-再生系统
优化反应器设计
改进反应器设计可以提高产品的转化率和选择性。例如,采用新型的反应器结构或材料, 可以增强反应效果和提高产品质量。
催化裂化培训讲义1反应机理
3)环烷烃:分解反应、异构化反应、氢转 移反应
4)芳香烃:脱烷基反应、侧链异构化(3 个C以上)、多环缩合反应
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3.2 化学反应的特点
1)烷烃断键在正构中间,异构在叔C原 子的ß键。
2)烯烃很活波,反应速率快,催化主要 反应。
(1)经过半个多世纪的发展,工艺技术已非常 成熟 (2)能最大量生产高RON汽油组分与低碳烯烃 (3)原料适应性较广(从VGO、CGO、DAO到AR、 VR)
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(4) 反应转化深度较高,轻油及LPG收率较高 (5)装置压力等级不高,操作条件相对缓和, 投资较省 (相对加氢裂化)
(6)LPG中含有大量低分子烯烃,利用价值非 常高,能生产出高附加值产品
3 )焦炭 焦炭产率5-10%。 焦炭分为:催化碳、附加焦碳、可汽提焦、污染
焦
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2.2.2 催化裂化原料和产品特点
原料
products dry gas LPG gasoline LCO
LCO
m% H%
C1~C2 Light cycle
oil
轻<5循环油19,~2即3 催化柴油
C3~C4
分解反应速率2倍烷烃,规律与烷烃相 似,
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异构有骨架异构、双键位移异构、几何 异构三种。
氢转移造成汽油饱和和催化剂失活。氢 转移反应比分解反应慢的多。低温高活 性有利于氢转移反应,高温相对抑止氢 转移,生产高辛烷值汽油。
芳构化主要是脱氢形成。
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3)环烷烃断键成烯烃和断侧链叔C原子的ß键, 速率较快。氢转移生成大环和芳烃。
第九章_催化裂化
烯烃与B酸的作用:
RCH CH2 +H+
+ RCHCH3
芳香烃与B酸的作用:
HH
+H+
+
烷烃在L酸中心处脱除H-:
RCH2CH3+L
+ RCHCH3 + LH-
表9-2-1 几种正碳 离子的生成热
正碳离子
+ CH3
+ CH3CH2
生成热 kJ/mol 1092
916
正碳离子
+ CH3CH2CHCH3
图9-2-1 仲丙基正碳离子结构
典型的正碳离子是含有一个三价碳原子和带 一个正电荷的离子,即三配位正碳离子;另 外一种为五配位正碳离子,通过配价键结合, 配位数高于通常的价键数。这些正碳离子都 是非常活泼的活性中间体。
1、正碳离子的形成
裂化催化剂都属于固体酸类物质,其表面既 有质子酸(Bronsted 酸,简称B酸)中心,又有 非质子酸(Lewis 酸,简称L酸)中心。这些酸中 心的存在,都会导致正碳离子的形成。
因而只有将催化剂表面的焦炭脱除,才能 使催化剂恢复活性、循环使用。一般采用烧焦 的方式脱除催化剂表面的焦炭。因此催化裂化 装置必须包括反应和催化剂再生两个部分。
图9-1-1 提升管催化裂化原理流程图
催化裂化装置由三个部分组成: 反应-再生系统,原料油经过换热与循环油
混合后从提升管反应器下部进入,再与再生 催化剂混合升温气化并发生反应。反应温度 一般为480~530℃,原料在提升管反应器中 的停留时间为1~4秒,反应压力为0.1~ 0.3MPa,反应后的油气在沉降器以及旋风分 离器中与催化剂迅速分离。
满足需要。 另一方面直馏汽油的辛烷值太低,也不能
催化裂化(分析的很全面)
第九章 催化裂化
Catalytic Cracking
第一节 概述
燃料生产中一个重要的问题
如何将原油中的重质馏分油甚至渣油转化成轻
质燃料产品
重质油轻质化
从大分子分解为较小的分子
主要依靠分解反应(热反应和催化反应)
从低 H/C 的组成转化成较高 H/C 的组成
脱 碳(溶剂脱沥青、催化裂化、焦炭化等) 加 氢(加氢裂化)
变)
提高催化剂的活性还有利于促进氢转移反应和异
构化反应,对提高产品质量有利。
催化剂的活性取决于它的结构和组成。
② 活性和催化剂表面上的积炭有关
催化剂表面积炭量↗,活性↙ 。 单位催化剂上焦炭沉积量主要与催化剂在反应器内
的停留时间有关。
催化剂上的焦炭含量还与剂油比有关
③ 剂油比, C/O
一、催化裂化的原料和产品
催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过
程,也是重油轻质化的核心工艺 ,是提高原油加工深 度、增加轻质油收率的重要手段。
催化裂化原料:重质馏分油 ( 减压馏分油、焦化馏分
油 ) 、常压重油、减渣 ( 掺一部分馏分油 ) 、脱沥青 油。 主要控制指标:金属含量和残碳值
催化裂化技术今后的发展方向: ① 加工重质原料 ② 降低能耗 ③ 减少环境污染 ④ 适应多种生产需要的催化剂和工艺 ⑤ 过程模拟和计算机应用
第二节 石油烃类的催化裂化反应
一、单体烃的催化裂化反应
1 .各类单体烃的裂化反应
(1). 烷 烃
烷烃主要发生分解反应,例如 :
C16H34
+ C8H16 C8H18
催 化 裂 化 装 置
催化裂化装置
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Ⅱ催化装置暂行工艺指标
1、反应、再生系统: 沉降器顶部压力:0.105±0.005MPa 再生器顶部压力:0.130±0.005MPa 反应沉降器蔵量:70±1%表刻度 再生器蔵量:75±5%表刻度 提升管出口温度:500±2℃ 轻汽油回炼提升管出口温度:520±1℃ 轻汽油回炼量≮1t/h(以烯烃合格为准) 再生器床层温度:690±5℃ 外取热汽包液位:50%表刻度 余锅液位:50%表刻度 汽包软化水碱度20±2 余锅软化水碱度14±2 再生剂定碳:≯0.2%(m) 原料预热温度:175±5℃ 2、分馏系统: 分馏塔顶温度:95±2℃ 柴油馏出温度: 0#方案 170±5℃(以产品质量合格为准) 人字挡板上:340±5℃ 分馏塔底温度:340±5℃ 分馏塔底液位:50%表刻度 粗汽油罐液位: 50%表刻度 粗汽油罐介面:50%表刻度 轻汽油罐液位:35%表刻度 轻汽油罐脱水介面:50%表刻度 顶循罐脱水介面:50%表刻度 柴油汽提塔液位:50%表刻度
催化裂化装置
• • 柴油部分 柴油从分馏塔第十九层塔板自流到柴油汽提塔, 经过热蒸汽汽提后,气体返回分馏塔第十九层 气相上,液相用柴油泵抽出,经过软化水换热 器和冷却器冷却后进入柴油集合管,一路去封 油罐作燃烧油,一路补充中段循环回流返到分 馏塔第十八层上,一路去废品罐,一路经调节 阀,质量流量计出装置,去FS法柴油精制系统, 使氧化沉渣和色度合格,之后去成品班产罐。
催化裂化装置
• • • • • • • • • • • • • • • 2、分馏系统: 分馏塔顶温度:88±2℃ 柴油馏出温度: -15#方案 155±2℃ 人字挡板上: 335-355℃ 分馏塔底温度:347±2℃ 分馏塔底液位:50%表刻度 粗汽油罐液位:50%表刻度 粗汽油罐介面:50%表刻度 轻汽油罐液位:30%表刻度 轻汽油罐脱水介面:50%表刻度 顶循罐脱水介面:50%表刻度 柴油汽提塔液位:50%表刻度 柴油出装置温度:≯65℃ 汽油出装置温度: ≯40℃ 外甩油浆温度:≯95℃
催化裂化工艺技术手册
催化裂化工艺技术手册第一章催化裂化工艺概述1.1 催化裂化的定义和作用催化裂化是一种重要的炼油工艺,主要用于将重质石油原料分解为轻质燃料和高附加值的化工产品。
通过催化剂的作用,在高温下将长链烃分子裂解成短链烃分子,以提高产品质量和产率。
1.2 催化裂化工艺的发展历程催化裂化工艺的应用可以追溯到20世纪初。
随着石油行业的不断发展,催化裂化技术也得到了广泛应用。
从传统催化裂化到流化床催化裂化,再到现代的超轻质催化裂化,工艺不断创新和改进,以满足市场需求。
1.3 催化裂化的工艺流程和原理催化裂化的工艺流程包括加热炉和裂解器两个主要部分。
在加热炉中,通过加热将石油原料加热至适宜的温度,然后送入裂解器进行裂解反应。
裂解反应在催化剂的作用下进行,在高温和压力下,长链烃被裂解成短链烃。
第二章催化剂的选择和性能2.1 催化剂的种类和特点常用的催化剂包括酸性催化剂和贵金属催化剂。
酸性催化剂主要是用来促进分子内结构重排和骨架碳裂解反应,贵金属催化剂则用于催化氢化反应,减少不饱和化合物。
2.2 催化剂的性能参数选择合适的催化剂对于提高催化裂化的效果至关重要。
催化剂的性能参数包括比表面积、孔径分布、酸性、稳定性等。
这些参数直接影响到催化反应的速率和选择性。
第三章催化裂化装置的设计和运行3.1 催化裂化装置的主要设备催化裂化装置主要包括加热炉、裂解器、分馏塔等组成。
加热炉用于将石油原料加热至裂解温度,裂解器是催化裂化反应的主要场所,分馏塔用于分离裂解产物。
3.2 催化裂化装置的操作注意事项催化裂化装置的正常运行需要注意以下几个方面:保持适宜的反应温度和压力,注意催化剂的再生和投料,控制氢气和催化剂的用量,合理处理废气和废水。
第四章催化裂化产品的特性和应用4.1 轻质燃料的生产和应用催化裂化可以将重质石油原料转化为轻质燃料,如汽油、柴油和液化石油气。
这些轻质燃料在交通运输、工业生产和日常生活中广泛应用。
4.2 高附加值化工产品的生产和应用除了轻质燃料,催化裂化还可以生产一系列高附加值的化工产品,如石蜡、石油焦等。
催化裂化概述
– 一、催化裂化的原料和产 品 – 二、催化裂化的发展过程 – 三、工艺流程概述
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一、原料和产品
• 催化裂化原料:重质馏分油(减压馏分油、 焦化馏分油)、常压重油、减渣(掺一部分馏 分油)、脱沥青油 • 主要控制指标:金属含量和残碳值 • Ni+V:不大于 20 PPm • 残碳:不大于 6%
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产品分布及特点:
★气体:10~20%,气体中80%是C3、C4,烯烃含量很高 ★汽油:产率在30~60%之间,ON高,RON可达90左右 ★柴油:产率在0~40%, CN较低,需调和或精制 ★油浆:产率在0~10%
★焦炭:产率在5%~10%,原子比大约是C:H=1:0.3~1
二、催化裂化的发展过程
分解等反应生成气体、汽油等小分子产物
催化裂化反应 缩合反应生成焦炭
催化裂化
反应:吸热过程 再生:放热过程
技术发展:反应-再生型式(工艺)和催化剂性能 两个方面
催化裂化的发展阶段:
• 1.天然白土和固定床催化裂化 • 2.合成硅铝催化剂和移动床催化裂化 • ① 移动床催化裂化 • ② 流化床催化裂化 • 3.分子筛催化剂和提升管催化裂化
反应-再生型式发展阶段
催化裂化技术今后的发展方向
• ① 加工重质原料 • ② 降低能耗 • ③ 减少环境污染 • ④ 适应多种生产需要的催化剂和工艺 • ⑤ 过程模拟和计算机应用源自490~510 ℃ 反应温度
三、工艺流程概述
2 ~3s
600~750 ℃
200~300 ℃
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2.分馏系统
过热油气
480~490 ℃
低温高压 防热
3.吸收—稳定系统
提高C3回收率的 关键 高温低压 吸热
第四章_催化裂化
焦炭总产率= 2.64 100%=5.18% 51
焦炭单程产率= 2.64 100%=3.3% 80
轻质油收率是汽油和轻柴油总产率之和: 轻质油收率=(51.76+29.61)%=81.37%
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2.影响催化裂化反应速度的主要因素 催化裂化反应过程包括以下七个步骤: ① 反应物从主气流扩散到催化剂表面 ② 反应物沿催化剂微孔向催化剂内部扩散
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催化裂化速率的影响因素: (1).催化剂活性 ① 提高催化剂活性,反应速度提高 ② 活性和催化剂表面上的积炭有关 ③ 剂油比,C/O
催化剂循环量 t / h) ( 剂油比C / O 总进料量(t / h)
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(2).反应温度
① 反应温度提高,在其他条件不变的情况下,转化率提高 ② 反应温度的改变可改变热裂化和催化裂化反应的比例
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二、裂化催化剂的再生 (regeneration)
催化剂上沉积的焦炭是一种缩合产物,它的主要成分是碳 和氢,其经验分子式可写成(CHn)m,n=0.5~1.0
通常离开反应器时的催化剂(待生剂)上含炭约1%,对分 子筛催化剂一般要求再生剂上的碳含量降到0.1%甚至 0.05%以下
通过再生只能恢复催化剂由于结焦而丧失的活性,但不 能恢复由于结构变化及金属污染而引起的失活 催化剂的再生过程决定着整个装置的热平衡和生产能力
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使用性能
活性、稳定性:测微反活性 选择性:主要目的产物是汽油 密度:影响流化性能 筛分组成、机械强度:保证良好的流化性能
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国产分子筛种类:
REY(稀土Y型) USY(超稳Y型) REHY(稀土氢Y型) Y型分子筛:人工合成的是含钠离子分子筛, 用其它阳离子置换后,得到很高活性的Y型分 子筛。 助剂:辛烷值助剂、金属钝化剂、CO助燃剂。
石油加工中的催化裂化工艺
石油加工中的催化裂化工艺石油是地球上的一种重要能源资源,而石油加工则是将原油转化为各种有用的石化产品的过程。
催化裂化工艺作为石油加工中的关键环节,发挥着重要作用。
本文将从催化裂化工艺的原理、应用以及发展趋势等方面进行论述。
一、催化裂化工艺概述催化裂化是指通过催化剂的作用,将重质石油馏分在适当的温度、压力和催化剂存在下,裂解为轻质石脑油、汽油以及其他石化副产品的过程。
该工艺广泛应用于炼油厂,可有效提高石油资源的利用率,并生产出更多高附加值的产品。
二、催化裂化工艺原理1. 催化剂的选择催化剂在催化裂化工艺中起到至关重要的作用。
常用的催化剂有矽铝酸盐和分子筛等。
催化剂可以提供裂化反应所需的酸碱性、孔隙结构和活性组分,增加原料分子的吸附和反应活性。
2. 反应条件控制催化裂化反应需要一定的温度、压力和催化剂流速等条件。
通常,温度越高,反应速率越快,但也容易产生过度裂化。
压力的增加可以提高汽油产率,但同时也会增加设备的投资成本。
3. 反应机理催化裂化反应中,重油组分在催化剂的存在下经历裂解反应,生成轻质石脑油和汽油等产品。
裂化反应主要通过破坏C-C键和C-H键实现,生成碳烯烃、烷烃等中间体,随后通过裂解生成轻质石脑油和汽油等产物。
三、催化裂化工艺应用1. 汽油生产催化裂化工艺主要用于汽油的生产。
通过控制裂化反应的条件和催化剂的选择,可以获得不同辛烷值的汽油产品,使其符合市场需求。
2. 石脑油生产石脑油是一种重要的石化副产品,广泛用于合成橡胶、树脂、溶剂等行业。
催化裂化工艺可以将重质石油馏分经过裂解反应,生成大量的石脑油。
3. 各种石化副产品生产除了汽油和石脑油外,催化裂化工艺还能生产出许多其他石化副产品,如润滑油、石油蜡、煤油等。
这些产品具有广泛的应用领域,满足了人们对不同石化产品的需求。
四、催化裂化工艺发展趋势1. 提高石化产品质量随着社会的进步和环保要求的提高,催化裂化工艺正朝着提高产品质量的方向发展。
催化裂化 压差-概述说明以及解释
催化裂化压差-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:催化裂化是一种重要的炼油工艺,通过在高温和高压条件下将重质石油馏分分解为轻质石油产品。
它被广泛应用于石油化工行业,是产生汽油、柴油和液化石油气等石油产品的关键技术之一。
催化裂化技术的原理是在催化剂的作用下,将长链烃类分子断裂为较短链的烃类分子。
这个过程中产生大量的烃类气体,其中包括汽油和液化石油气等有价值的产品。
通过控制反应条件和催化剂的性质,可以调节产品的比例和质量。
催化裂化广泛应用于炼油厂和石油化工厂,其产品广泛用于交通运输、工农业生产以及家庭生活等领域。
随着世界人口的增长和经济的发展,对石油产品的需求不断增加,催化裂化技术在保障能源供应和满足人民日益增长的需求方面发挥着重要的作用。
然而,催化裂化过程中会出现压力差的问题。
在高温高压环境下进行的催化裂化反应需要对系统进行一定程度的压力控制,以保证反应过程的稳定性和安全性。
压力差控制是催化裂化中一个重要的环节,直接影响着产品质量、生产效率和设备寿命。
本文将重点探讨催化裂化中的压差控制问题,包括压力变化的原因、压力监测的方法和压力调整的技术。
通过深入研究压差控制的相关理论和实践经验,可以为催化裂化生产过程的优化提供有益的参考和指导。
同时,也为今后催化裂化技术的改进和发展提供了新的思路和方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以这样来写:本文主要分为三个部分:引言、正文和结论。
首先,在引言部分,我们将对催化裂化和压差进行概述。
我们将介绍催化裂化的基本原理和应用领域,以及本文的目的。
通过这一部分,读者将对催化裂化和压差有一个初步的了解,并明确本文的研究目标。
接下来,在正文部分,我们将详细探讨催化裂化的基本原理和应用领域。
我们将介绍催化裂化的基本概念、反应机制和影响因素,并深入探讨其在石油化工等领域的应用。
同时,我们将重点讨论催化裂化过程中的压差控制问题。
通过对催化裂化中压差的分析和控制方法的介绍,读者将对压差在催化裂化中的作用有一个全面的认识。
7催化裂化
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催化裂化的主要化学反应类型
1、分解反应
分解反应是主要反应,是烃类的C—C键断裂。易 从中间断裂,分子越大越易断裂。 正十六烷反应速度是正十二烷的2.5倍 异构烷比正构烷易断裂,异构烷多在β位断裂。 烯烃分解反应规律与烷烃相似,速度比烷烃高 环烷烃分解反应:断环和断侧链 芳烃环不易打开,易断侧链,侧链越长越易断裂
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第一节 概述
一、催化裂化在炼油工业中的作用
催化裂化是使重质馏分油或重油、渣油在催化剂 存在下,在温度为460~530℃和压力为0.1~0.3MPa 条件下, 经过以裂解为主的一系列化学反应, 转化 成气体、汽油、柴油以及焦炭等的过程。
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对轻质油的需求量大,质量要求高 原油常减压蒸馏轻质油10~40%,MON40~60 我国车用汽油中催化裂化汽油占80%以上,催 化汽油RON可达~90 催化裂化是重质油轻质的主要手段 2001年底,中国的实际原油加工能力为 280Mt/a, 催化裂化加工能力约为 100 Mt/a ,催化裂化占 原油加工能力之比为35.7%。 催化裂化是提高炼厂经济效益的重要加工过程
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二、催化裂化发展简介
催化裂化包括反应和再生过程。 1936年:固定床 特点:设备结构复杂,生产能力小,钢材耗量 大,操作麻烦 40年代:移动床、流化床 移动床:3mm小球催化剂,设备复杂,经济上 不及流化床。 流化床:20~100μm微球催化剂。设备结构简单, 操作灵活,床层返混,产品质量和产率不如移 动床。
催化裂化工艺流程与设备
06
CATALOGUE
催化裂化工艺流程与设备的案例研究
某炼油厂的催化裂化装置改造案例
改造背景
由于催化裂化装置存在能耗高、产品质量差等问 题,需要进行技术升级和改造。
改造内容
对反应器、再生器、沉降器等主要设备进行更新 和优化,采用新型催化剂,调整工艺流程。
改造效果
装置能耗降低,产品收率和质量得到显著提高, 同时减少了环境污染。
催化裂化工艺流程 与设备
目录
• 催化裂化概述 • 催化裂化工艺流程 • 催化裂化设备 • 催化裂化工艺与设备的优化 • 催化裂化工艺流程与设备的挑战与解决方
案 • 催化裂化工艺流程与设备的案例研究
01
CATALOGUE
催化裂化概述
催化裂化的定义
催化裂化是一种将重质烃类转化为轻 质烃类和石油焦的石油加工工艺,主 要在炼油厂进行。
催化裂化的历史与发展
催化裂化技术最早起源于20世纪初,经过多年的发展和改进 ,已成为现代石油加工中不可或缺的工艺流程。
随着环保要求的提高和能源需求的增加,催化裂化技术也在 不断升级和改进,以适应市场需求和环保要求。
02
CATALOGUE
催化裂化工艺流程
原料油预处理
原料油性质
原料油的质量和性质对催化裂化产品 的产量和质量有着重要影响。
产品回收系统设备
结构特点
产品回收系统设备包括分馏塔、吸收塔、稳定塔等设备,用于分离和回收催化裂化产品。分馏塔是产 品回收系统的核心设备,具有处理能力大、分离效果好等优点。吸收塔和稳定塔则用于进一步提纯和 稳定产品。
工作原理
从沉降器分离出的油气进入分馏塔进行分离。根据不同产品的沸点差异,分馏塔可将油气分为轻重馏 分,并进一步加工处理得到汽油、柴油、重油等产品。吸收塔和稳定塔则用于吸收和稳定产品中的有 害物质,提高产品的质量和稳定性。
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催化裂化的概述主讲人:齐旭东装置概况装置简介一套催化裂化装置建成投产于1971年,原设计为200万吨/年蒸馏-催化装置(一顶二装置),两器部分公称能力为60•万吨•/•年Ⅳ型的催化裂解装置。
1985年改为80•万吨•/•年后置烧焦罐提升管催化裂化装置。
1999年6月改造为30•万吨•/•年的催化裂解装置,目的是多产丙烯等产品。
2002年4月恢复为40-50万吨/年催化裂化装置。
2004年反再系统扩能至60万吨/年,分离系统扩能至80万吨/年。
2006年仪表改为DCS控制,进料喷嘴改为CS-II 型,增上德尔塔余热锅炉等。
1.1.1.2 历年来重大技术改造情况a 1976年8月,由“一顶二”改造为催化裂化和常减压两套装置。
b 1978年9月份,将再生器稀相段加高4.8米。
c 1980年将吸收、解吸流程由单塔改为双塔流程,吸收稳定系统扩能至80万吨/年。
d 1981年,新上三级旋风分离器及余热锅炉。
e 1983年,新上烟气轮机─主风机─电动机组。
f 1984年9月,将反应器内三组杜康型旋风分离器改为二组布埃尔型旋风分离器,再生器内五组杜康旋风分离器全部更换。
g 1985年,•将两器系统由Ⅳ型催化裂化装置改为后置烧焦罐提升管催化裂化装置。
h1987年, 将再生器分布板改为分布管,再生器内集气室改为外集气室,旋风分离器由杜康型改为PV型。
i 1988年,对换热流程进行调整,将分馏系统各段回流及产品余热与一套减压原油及初馏塔底换热改为与本装置原料油进行换热。
j 1992年,对气压机凝结水回收系统进行改造,每年可回收凝结水6.4万吨。
沉降器内两级布埃尔型旋风分离器更换。
k 1999年将80万吨/年后置烧焦罐提升管催化裂化装置改造为30万吨/年催化裂解装置。
具体改造内容如下:●反应-再生系统⏹提升管/沉降器/汽提段全部更换汽提段由Φ2060×6000改为Φ3400×11700,汽提段挡板更换为11•层盘型挡板。
提升管全部更换为Φ900/Φ1300。
⏹沉降器内旋风分离器改造为三组两级。
⏹再生部分:取消原有烧焦罐,缓冲罐。
新增空气提升管Φ内900×3200/Φ内600×9048。
取消原再生、半再生U型管,更换为待生、再生斜管,尺寸为Φ内600。
⏹改造原半再生滑阀为再生滑阀,新增待生滑阀,双动滑阀利旧。
⏹原再生器辅助燃烧室取消,更换热负荷为93MJ/h辅助燃烧室。
⏹新增一台热负荷为45×104KCal/h原料油加热炉。
●主风机系统⏹K-101北台主风机:将原D1000-31 1000Nm3/min叶轮更换为D1000-31,其余部分利旧。
⏹K-102中台主风机D800-33 800Nm3/min利旧。
⏹新增2台增压机,流量200Nm3/min,入口压力0.24Mpa,•出口压力0.34Mpa。
●分馏部分⏹分馏塔塔盘开孔数进行调整,增加二中回流系统。
⏹新增分馏塔顶回流罐D-107A(Φ2800×7000)。
●吸收稳定部分⏹吸收塔、解吸塔塔盘开孔数进行调整。
⏹再吸收塔更换,新尺寸为Φ1800×26668。
⏹气压机利用原库存一台富气压缩机,型号DA250-72,250Nm•3/min,入口压力0.16Mpa,出口压力1.6Mpa,•原有气压机•DA220-72,220Nm3/min做为备用。
●换热器部分新增5台,调整7台,利旧36台。
●机泵新增11台,调整、更换机泵叶轮6台,利旧16台。
l 2002年由30万吨/年催化裂解装置改造为40~60万吨/年催化裂化装置。
具体改造内容如下:●反应增设切断进料自保。
●恢复顶循环回流系统,轻柴换热系统改造,增加两台轻柴与蜡油换热器,轻柴去再吸收塔吸收剂增加单向阀。
●解吸塔,再吸收塔,稳定塔塔盘开孔数进行调整。
气压机利用原库存一台富气压缩机,型号DA220-72,220Nm3/min,入口压力0.015Mpa,出口压力0.85Mpa,原有气压机DA250-72,250Nm•3/min做为备用。
m 2004年装置进行大修,具体改造内容如下:●反应系统⏹提升管底部原预提升蒸汽分布环改为预提升蒸汽分布板。
⏹在原提升管进料喷嘴位置改为2个喉管式汽油回炼喷嘴。
⏹原料油、回炼油进料喷嘴位置上移,并改为BWJ-II型高效旋流式喷嘴。
⏹将原提升管急冷油喷嘴改为2个喉管式油浆回炼喷嘴,原油浆回炼喷嘴取消。
⏹提升管约30米标高部位增加终止剂及急冷油注入口。
⏹去掉原提升管出口分布板,出口增设两组粗旋快分器,并将提升管延长约13米。
⏹将反应器内旋风分离器由三组二级更换为二组单级BY高效旋风分离器。
⏹增加一个40m3催化剂罐。
⏹烟机入口风动蝶阀改为电液蝶阀。
●分馏部分⏹恢复低温热回收系统,增加3台冷却器。
⏹D-111罐液界面仪表及液面计由北侧移至南侧,并增设界面指示报警。
●吸收稳定部分⏹将稳定塔底釜式重沸器改型为浮头式重沸器,稳定塔底增设液面控制系统。
n2006年装置进行大修,具体改造内容如下:⏹一催装置DCS仪表系统改造。
⏹提升管进料系统改造。
⏹新上德尔塔余热锅炉⏹更换部分反应控制阀及自保阀系统改造。
⏹反应事故旁通集合管系统改造。
⏹蜡油水箱蛇管扫线工艺改造。
⏹净化风及非净化风系统管线整理。
⏹操作室西北角地面阀组移位。
⏹油浆重柴油水箱管线和平台整理⏹增设分馏塔底补油集合管⏹装置循环水管线整体更换⏹更换部分控制阀和部分仪表测量孔板更换⏹分馏塔、吸收塔返塔各侧线增设阀门⏹分馏塔、吸收塔增设新的测压开口⏹装置开工收汽油线整体更换o规模DCC:30万吨/年。
FCC:反-再部分60万吨/年;分馏-稳定系统70~80万吨/年。
2 工艺原理1.1.2.1反应原理催化裂化所加工的原料是重质馏分油和残渣油,该石油馏分中有烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃、胶质、沥青质,同时含有硫、氮及重金属。
催化裂化反应是石油馏分在催化剂作用下发生的反应;同时,还伴有非催化裂化反应。
非催化反应是在裂化条件下,热力学上可能进行的反应。
非催化反应与催化裂化反应相比是较少的。
催化反应主要有:裂化、异构化、烷基转移、氢转移、环化、缩合、叠合等。
a催化裂化反应过程的7个步骤a)反应物由主气流中扩散到催化剂表面.b)反应物沿催化剂微孔向催化剂的内部扩散.c)反应物被催化剂内表面吸附.d)被吸附的反应物在催化剂内表面上发生化学反应.e)反应产物自催化剂内表面脱附.f)反应产物沿催化剂微孔向外扩散.g)反应产物扩散到主气流中去.催化反应的速度取决于这7个步骤进行的速度, 而速度最慢的步骤对整个反应速度起决定性的作用而成为控制因素。
裂化反应主要是C-C键的断裂。
在碳原子数相同时反应能力按烯烃>烷基烯烃(烷基取代基C3或更高时)环烷烃>烷烃>芳烃。
芳烃是很难裂化的。
芳核油气稳定。
b单体烃的催化裂化反应种类:a)烷烃:主要发生分解反应,分解成较小分子的烷烃和烯烃。
例如:C16H34 C6 H16+C8 H18生成的烷烃又可继续分解成更小的分子。
烷烃分解时,都从中间的C一C键处断裂,而且分子越大也越易断裂。
异构烷烃的反应速度比正构烷烃的快。
b)烯烃:(a)分解反应:分解为两个较小分子的的烯烃。
烯烃的分解反应速度比烷烃的快得多。
大分子烯烃的分解速度比小分子的快;异构烯烃的分解速度比正构烯烃的快。
(b)异构化反应:烯烃的异构化反应有两种:一种是分子骨架结构改变,正构烯烃变成异构烯烃;另一种是分子中的双键向中间位置转移。
(c)氢转移反应:一方面某些烯烃转化为烷烃;另一方面,给出氢的化合物则转化为芳烃或缩合程度更高的分子,甚至缩合至焦炭。
(d)芳构化反应:烯烃环化并脱氢生成芳烃。
c)环烷烃:环烷烃的环可断裂生成烯烃,烯烃再继续进行上述各项反应。
环烷烃也能通过氢转移反应转化成芳烃。
带侧链的五元环烷烃也可以异构化成六元环烷烃,再进一步脱氢生成芳烃。
d)芳烃:芳烃核在催化裂化条件下十分稳定。
但连接在苯核上的烷基侧链则很容易断裂生成较小分子烯烃,而且断裂的位置主要是发生在侧链同苯核连接的键上。
多环芳烃的裂化反应速度很低,它们的主要反应是缩合成稠环芳烃,最后生成焦炭,同时放出氢使烯烃饱和。
c石油馏分的催化裂化反应的特征:a)催化裂化反应是个气-固非均相反应。
催化反应是在催化剂表面上进行的。
原料进入反应器后先吸热气化成气体,然后经过扩散→吸附→反应→脱附→扩散等步骤后导出反应器。
从反应过程来看,原料分子间首先是具备催化剂活性中心吸附,才能进行化学反应,因此原料中各类烃分反应结果不仅取决于自身的反应速度,更重要的是取决于吸附能力。
对于碳原子数相同的烃类分子,被吸附的难易程度大致如下:稠环芳烃〉稠环环烷烃〉烯烃〉单烷基侧链的单环芳烃〉环烷烃〉烷烃对于同类烃,则分子量越大,越易被吸附。
按化学反应速度的高低顺序排列,大致如下:烯烃〉大分子单烷基侧链的单环芳烃〉异构烷烃及环烷烃〉小分子单烷基侧链的单环芳烃〉正构烷烃〉稠环芳烃。
显然,烃类的吸附能力与化学反应速度的排列顺序并不一致。
吸附在催化剂表面上的各类烃分子的多少,除与吸附能力有关外,还与原料中含各类烃多少有关。
如果原料中含芳烃较多,它们吸附能力最强而化学反应速度却最低,长时间停留在催化剂上,不易脱附,甚至缩合成焦碳,使催化剂失去活性。
b)催化裂化反应是个平行-顺序反应。
催化反应可同时向几个方向进行,而且中间反应的产物还可继续进行反应,这样的反应是平行-顺序反应3 工艺流程说明1.1.3.1 反应-再生系统a进料预热及加热部分进料泵(P-802/A、B)将原料蜡油自中间罐区蜡油罐(421、422)抽出,经蜡油—顶循换热器(E-804/AB)、蜡油—轻柴换热器(E-801/DE)、蜡油—油浆换热器(E-818/AB、E-817/AB)换热,升温至220℃左右后,进入提升管进料环管,然后分四路进入提升管进料喷嘴。
来自分馏塔的回炼油,经回炼油泵(P-803/A、B)抽出后,进入提升管进料集合管。
来自分馏塔的回炼油浆,经分馏塔底油浆泵(P-114/A、B、C)抽出后,一路进入提升管进料集合管,另一路进入提升管中部。
b反应系统c经进料喷嘴进入提升管内的混合原料油与来自再生器(F-102)的约700℃高温再生催化剂接触,立即汽化并反应,反应油气携带催化剂经过两组粗旋快分器对油气和催化剂进行分离,反应油气再进入两组单级BY高效型旋风分离器,进一步分离催化剂,分离出来的油气去分馏塔,积有焦炭的少量催化剂经BY高效型旋风分离器料腿流入沉降器床层。
经过两组粗旋快分器分离出的待生催化剂向下经料腿流入沉降器床层。
待生催化剂向下进入汽提段,汽提段上、中、下通入四路过热水蒸汽进行汽提,将待生催化剂中夹带的反应油气汽提出来进入BY高效型旋风分离器。
汽提后的待生催化剂经待生斜管进入空气提升管。