第六节 催化裂化反应-再生系统
石油加工生产技术：催化裂化反应原理及工艺流程
二级旋风分离器 13～20m/s 7～8m/s 汽提
再生催化剂 650～700 ℃
200～℃250高低并列反应再生系统
二、分馏系统
过热油气 460～480 ℃
为了取走分馏塔的过剩热量，设有塔顶循环回流、一 个至两个中段回流以及塔底油浆循环
三、吸收解吸系统有两种流程：
双塔流程
单塔流程
双塔流程由于单塔流程，可同时满足高吸收率和高 解析率的要求。
2、三阀
单动滑阀用于床层反应器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化装置。 其作用是：正常操作时用来调节催化剂在两器间的循环量，出现重大事故时用 以切断再生器与反应沉降器之间的联系，以防造成更大事故。
双动滑阀
双动滑阀是一种两块阀板双向动作的超灵敏调节阀，安装在再生器出口管线上 （烟囱），其作用是调节再生器的压力，使之与反应沉降器保持一定的压差。
单动滑阀结构示意图 双动滑阀结构示意图
塞阀
同轴式
塞阀用于同轴式催化 裂化装置
塞阀比滑阀具有以下优点： （1）磨损均匀而且较少； （2）高温下承受强烈磨损的部 件少； （3）安装位置较低，操作维修 方便。
（三）三机
三机包括
ห้องสมุดไป่ตู้主风机
气压机
增压机
五、催化裂化装置主要设备
（一）三器——提升管反应器、沉降器及再生器
提升管反应器
预提升：由提升 管底部吹入水蒸 气（称预提升蒸 汽），使出再生 斜管的再生催化 剂加速，以保证 催化剂与原料油 相遇时均匀接触。
沉降器
沉降器是用碳 钢焊制成的圆筒 形设备，上段为 沉降段，下段是 汽提段。
再生器
再生器的作用 是为催化剂再 生提供场所和 条件。
催化裂化反应原理及工艺流程
催化裂化反应—再生系统的模型参数辨识与先进控制研究的开题报告
催化裂化反应—再生系统的模型参数辨识与先进控制研究的开题报告一、研究背景和意义催化裂化反应是石油化工过程中的重要反应之一。
它可以将重质烃分解为轻质烃，得到较高质量的汽油、石油醚等产品。
然而，随着反应时间的延长，催化剂的活性会逐渐降低，导致反应产物的质量下降。
因此，需要对催化裂化反应的催化剂进行再生，以保证其持续的活性。
催化裂化反应—再生系统的开发和控制对石油化工工业的发展至关重要。
本研究旨在建立催化裂化反应—再生系统的模型，并利用先进的控制方法对其进行优化控制，从而提高反应产物的质量和生产效率。
二、研究内容和方法1.系统建模本研究将建立催化裂化反应—再生系统的数学模型，包括反应器和再生器的动态模型和催化剂的活性衰减模型。
根据质量守恒、能量守恒和动量守恒等原理，分别建立反应器和再生器的动态模型。
此外，应考虑催化剂的活性衰减对反应速率和反应产物质量的影响，并据此建立催化剂活性衰减模型。
2.参数辨识在建立催化裂化反应—再生系统的模型后，需进行系统的参数辨识。
本研究将采用最小二乘法和模型预测控制中的闭环辨识方法，确定模型中的参数值。
3.先进控制方法的应用针对催化裂化反应—再生系统的动态特性，本研究将采用先进的控制方法，例如模型预测控制和广义预测控制，以实现系统的优化控制。
其中，模型预测控制是以模型为基础，通过预测未来状态和输出变量，来进行最优化的控制策略决策。
广义预测控制则是一种基于神经网络的控制方法，能够弥补传统控制方法的不足。
三、预期成果和意义本研究将建立催化裂化反应—再生系统的数学模型，实现系统的参数辨识，并利用先进的控制方法对其进行优化控制。
预期实现的成果包括：1.建立催化裂化反应—再生系统的数学模型；2.通过参数辨识，确定模型中的参数值；3.采用先进的控制方法，对催化裂化反应—再生系统进行优化控制；4.提高反应产物的质量和生产效率，为石油化工工业的发展做出贡献。
本研究的意义在于，为石油化工工业的催化裂化反应—再生系统的优化控制提供新思路和方法，推动该领域的科学研究和实践创新。
催化裂化装置反应再生系统工艺流程
催化裂化装置反应再生系统工艺流程一、反应-再生部分原料油自罐区进入原料油罐(V22201)，经原料油泵(P22201A、B)升压后，通过原料油-芳烃分馏塔顶循环油换热器(E22222A～D)、原料油-芳烃分馏塔中段油换热器(E22223)、原料油-重油分馏塔顶循环油换热器（E22201A/B）、原料油-船燃油换热器（E22211A/B）换热至150℃左右进入RPT原料预处理系统，首先进电脱盐罐(V22205A、B)脱盐，然后经原料油-一中段油换热器(E22212A、B)、原料油-循环油浆换热器(E22202A、B)，最终经原料油-反应进料换热器(E22224A、B)加热至240℃左右进入芳烃分馏塔，拨出船燃油后的原料经塔底循环油泵（P22213A、B）升压经塔底油蒸汽发生器（E22225A、B）换热产中压蒸气，再与低温原料油经原料油-反应进料换热器(E22224A、B)换热至220℃后，与从分馏来的回炼油混合后分六路经原料油雾化喷嘴进入重油提升管反应器(R22101A)，与690℃的再生高温催化剂和550℃的芳烃提升管来的待生催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应。
反应后的油气与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后，经升气管密闭进入沉降器(R22101)4组重油单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入重油分馏塔(T22201A)。
重油分馏塔分馏后的塔顶油气经冷凝冷却后进入油气分离器(V22203A)，分离出的粗轻燃油分四路经雾化喷嘴进入芳烃提升管反应器(R22101B)，与690℃催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应。
反应后的油气与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后，经升气管密闭进入沉降器内轻燃油单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入芳烃分馏塔(T22201B)。
油气分离出来的待生催化剂与重油部分的待生催化剂一起进入反应沉降器的汽提段。
催化裂化
再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭， 使催化剂的活性得以恢复。再生用空气由主风机供给，空气通 过再生器下面的辅助燃烧室及分布管进人流化床层。 催化剂(称再生催化剂)落人淹流管，经再生斜管送回反应器 循环使用。再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双 动滑阀排人大气。 再生烟气的温度很高，不少催化裂化装置设有烟气能量回收 系统，利用烟气的热能和压力能(当设能量回收系统时，再生器的 操作压力应较高些)做功，驱动主风机以节约电能，甚至可对外输 出剩余电力。对一些不完全再生的装置，再生烟气中含有5%-10% (体积分数)的CO，可以设CO锅炉使CO完全燃烧以回收能量。
工艺流程概述
包括：反应-再生系统、分馏系统、吸收-稳定系 统、再生烟气的能量回收系统和液化气、汽油的 脱硫精制等 1．反应—再生系统
高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程
470～510 ℃
3 ～4s
650～700 ℃
300～380 ℃
新鲜原料油经换热后与回炼油浆混合，经加热 炉加热后至催化裂化提升管反应器下部的喷嘴，原 料油由蒸气雾化并喷入提升管内，在其中与来自再 生器的高温催化剂接触，随即汽化并进行反应。
进入分馏塔的油气含有相当大量的不凝气和惰性气
体，它们会影响塔顶冷凝冷却器的效果 提高富气压缩机的入口压力以降低气压机的功率损
耗
3．吸收—稳定系统
主要由吸收塔、解吸塔、再吸收塔及稳定塔组成。
催化裂化的装置简介及工艺流程
催化裂化的装置简介及工艺流程概述催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展。
有了微球催化剂，才出现了流化床催化裂化装置；分子筛催化剂的出现，才发展了提升管催化裂化。
选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以及经济效益具有重大影响。
催化裂化装置通常由三大部分组成，即反应/再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。
其中反应––再生系统是全装置的核心，现以高低并列式提升管催化裂化为例，对几大系统分述如下：（一）反应––再生系统新鲜原料(减压馏分油)经过一系列换热后与回炼油混合，进入加热炉预热到370℃左右，由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部，油浆不经加热直接进入提升管，与来自再生器的高温(约650℃~700℃)催化剂接触并立即汽化，油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以7米/秒~8米/秒的高线速通过提升管，经快速分离器分离后，大部分催化剂被分出落入沉降器下部，油气携带少量催化剂经两级旋风分离器分出夹带的催化剂后进入分馏系统。
积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段，用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的少量油气。
待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器，与来自再生器底部的空气(由主风机提供)接触形成流化床层，进行再生反应，同时放出大量燃烧热，以维持再生器足够高的床层温度(密相段温度约650℃~680℃)。
再生器维持0.15MPa~0.25MPa(表)的顶部压力，床层线速约0.7米/秒~1.0米/秒。
再生后的催化剂经淹流管，再生斜管及再生单动滑阀返回提升管反应器循环使用。
烧焦产生的再生烟气，经再生器稀相段进入旋风分离器，经两级旋风分离器分出携带的大部分催化剂，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。
第六节催化裂化反应再生系统资料
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c.快速床(循环流化床)再生 ➢气相转化成连续相，催化剂颗粒变为分散相，从而强化 了烧碳过程 ➢随着气速的提高，返混程度减小，中、上部接近于平推 流，也有利于烧碳强度的提高 ➢在快速流化床区域，必须有较大的固体循环量才能保持 较高的床层密度 ➢催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种 再生方式
➢再生温度对烧碳反应速率的影响十分显著，提高再生温 度是提高烧碳速率的有效手段，在单段再生时，密相创层 的温度一般不超过730℃
➢工业上一般采用的空气线速为0.6～0.7m/s ➢工业装置采用的再生器压力在0.25～0.4MPa(绝)之间 ➢单段再生的主要问题是再生温度的提高受到限制和密相 床层的有效催化剂含炭量低
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分段反应
➢不同的馏分需要不同的反应条件，理想选择是不同的 馏分在不同的场所和条件下进行反应 ➢两段提升管（Ⅰ型）催化裂化：
★第一段提升管只进新鲜原料，段间抽出柴油出装置 ★第二段提升管单独进循环油，显著改善产品分布 ★第二段提升管底部回炼汽油，降低汽油烯烃含量 ➢分段进料避免了新鲜原料和油浆的相互干扰
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b.两段再生 ➢两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行 ➢与单段相比，两段再生的主要优点是：
①对于全混床反应器，第一段出口的半再生剂的含碳量 高于再生剂的含碳量，从而提高了烧碳速率；
②在第二段再生时可以用新鲜空气和更高的温度，提高 了烧碳速率；
③第二段内的水气分压可以很低，减轻了催化剂的水热 老化；且第二段的催化剂藏量比单段再生器的催化剂藏量低， 停留时间较短。因此，第二段可采用较高的再生温度。
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催化裂化反应再生系统的三大平衡
催化裂化反应再生系统的三大平衡催化裂化反应再生系统里有三大平衡，就像一个魔法世界里的三大法则一样，缺一不可，还特别有趣呢。
首先是压力平衡。
这压力平衡啊，就像是一场拔河比赛。
反应这边呢，好比一群小瘦子，再生那边呢，像是一群大胖子。
两边的压力得刚刚好，要是反应这边压力太弱，就像小瘦子被大胖子一下子拽过去老远，整个系统就乱套啦。
它就像跷跷板，两边得平衡着，不能一头高一头低，不然就会“哐当”一声，系统玩不转喽。
再说说热平衡。
这热平衡就像是在给这个系统盖被子，多了热得像在火炉里烤，少了又冷得像掉进冰窟窿。
反应就像个小火炉，在那不断地产生热量，再生就像是个散热小能手，得把多余的热给散出去。
要是热平衡没掌握好，那整个系统就像个脾气暴躁的小怪兽，一会儿热得发狂，一会儿冷得打哆嗦。
还有物料平衡呢。
物料平衡就像是在做蛋糕，各种原料得按照比例来。
反应是个大厨师，把原料扔进去加工，再生就像是个清理工，把做完蛋糕剩下的东西处理好。
如果物料不平衡，那就像是做蛋糕时把面粉全倒进去，没有水，或者糖放太多，最后做出来的肯定是个“灾难蛋糕”，这个系统也就没法好好工作啦。
压力平衡、热平衡和物料平衡这三大平衡在催化裂化反应再生系统里就像三个调皮的小伙伴。
压力平衡总是在那喊着：“我不能被欺负，两边得一样强！”热平衡则晃着脑袋说：“热多热少都不行，我得刚刚好。
”物料平衡也不示弱：“材料配不好，可别怪我让整个系统罢工！”这三大平衡要是配合不好，那催化裂化反应再生系统就像一辆少了三个轮子的汽车，根本跑不动。
就好比三个人划船，一个人划得太快，一个人划得太慢，还有一个人乱划，那船肯定在水里打转，哪也去不了。
而且啊，这三大平衡之间还互相影响呢。
就像三个好兄弟，一个打喷嚏，另外两个可能也跟着咳嗽。
压力不平衡了，可能热平衡就跟着乱了，热平衡一乱，物料平衡也坐不住了。
要是把这个系统比作一个交响乐团，三大平衡就是乐团里的重要乐器组。
压力平衡是鼓，控制着节奏；热平衡是小提琴，调节着情感氛围；物料平衡就是钢琴，起着基础和协调的作用。
催化裂化再生系统
1再生动力学1.1催化剂上的焦炭1）焦炭的化学组成催化剂上的焦炭来源于四个方面：⑴在酸性中心上由催化裂化反应生成的焦炭；⑵由原料中高沸点、高碱性化合物在催化剂表面吸附，经过缩合反应生成的焦炭；⑶因汽提段汽提不完全而残留在催化剂上的重质烃类，是一种富氢焦炭；⑷由于镍、钒等重金属沉积在催化剂表面上造成催化剂中毒，促使脱氢和缩合反应的加剧，而产生的次生焦炭；或者是由于催化剂的活性中心被堵塞和中和，所导致的过度热裂化反应所生成的焦炭。
上述四种来源的焦炭通常被分别称为催化焦、附加焦（也称为原料焦）、剂油比焦（也称为可汽提焦）和污染焦。
实际上，这四种来源的焦炭在催化剂上是无法辩认的。
所谓“焦炭”并不是具有严格的固定组成和结构的物质。
它不是纯碳，一般主要由碳和氢组成，是高度缩合的碳氢化合物，但碳和氢的比例受多种因素的影响，有相当大的变化范围。
影响H/C的因素主要有：催化剂、原料、反应温度、反应时间及汽提条件等。
对一定的催化剂和原料，影响焦炭H/C的主要因素是反应温度和反应时间（或结焦量）。
普遍认为，反应温度越高，焦炭的H/C越小，即焦炭中氢含量越低。
反应时间加长也有同样的影响。
在硅酸铝催化剂上用多种单体烃和轻瓦斯油进行催化裂化反应试验，结果表明所得焦炭的H/C不相同，而在0.4～0.9之间变化。
除碳和氢外，焦炭中还可能含有硫、氮、氧等杂原子，这主要决定于原料的杂原子化合物的含量。
应该指出，焦炭的化学组成，是焦炭的一个重要性质，尤其是C/H，对再生器的操作，特别是对装置的热平衡具有重要意义。
但很遗憾，焦炭的C/H很难测定准确，主要是氢含量很难测准，因为一般用燃烧法测定生成的水量，而水量难以测准，而且在燃烧过程中催化剂结构本身也可能放出一部分水，因而造成实验误差。
在生产装置上，一般还是以测定烟气中CO、CO2和O2的组成，利用焦炭在空气中燃烧时的元素平衡等计算焦炭中的C/H比。
2）焦炭的结构前面谈到焦炭的化学组成是不均匀的，而焦炭的结构与其组成密切相关，可以想象，焦炭的结构也是不均匀的，实际研究结果也证明了这一点，而且结构问题比组成更为复杂。
第六节 催化裂化反应-再生系统概述
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催化裂化主要设备
1、预提升段 2、裂化反应段 3、汽提段
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催化裂化主要设备
预提升段：加速催化剂，使催化剂形成活塞流向
上流动，使催化剂上的重金属钝化，有利于油雾
的快速混合，一般为3-6m。
裂化反应段：提供裂化反应的场所。
中止反应技术（MTC）
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两段与单段实验室结果对比：
轻油收率可提高 2-3 个百分点 原料转化深度提高 5 个百分点
汽油烯烃含量下降12-13个百分点
液收率提高2.5个百分点以上 干气产率大幅度降低 可显著提高柴汽比
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两段与单段工业试验结果对比：
轻油收率提高4个百分点以上
第六节
催化裂化 反应-再生系统
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催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系统，分
馏系统，吸收-稳定系统和能量回收系统
装置形式主要有高低并列式、同轴式等
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一：提升管反应器
提升管反应器主要有提升管、沉降器、汽提段、旋分 器、待生斜管等部分组成
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两段提升管 FCC技术的思想及特点
两段FCC技术的基本思想：
★提高催化裂化催化剂的有效活性和选择性，从而改
善目的产品分布；
★分段反应，提高调整生产方案的灵活性
因此，两段提升管FCC技术打破原来的提升管反应器型 式和反-再系统流程： ★两段提升管反应器取代单一反应器 ★构成拥有两路循环的反应-再生系统
催化裂化反应-再生系统的失效模式、效应和危害度分析
械造 故问
了 分 析， 并 建 立 了 催 化 裂 化 故 障 树 分 析 模 型 （ FTA），本文针对催化裂化反应-再生系统建立了 FMECA 方法，为催化裂化装置的可靠性分析和长 周期安全运行提供理论指导。该方法可以推广应用
于同类炼油厂催化裂化装置的可靠性分析及风险性 评价，具有显著的经济效益和工程应用价值。
应 反 焦 壁 正常 环
质量含量；
应
上
裂解
量 （4）选择合格的反应条件和温度。
产
器 生 膨 露 液 体 液 （l）更换材料，选超低碳钢或双向不锈钢；
油 胀 点 漏 出 体 （2）制造成型后应进行稳定化热处理；
节
影响
气 裂 腐 反 应 漏 （3）保证反应温度在露点以上；
开 蚀 进 行 出 （4）避免液相设计时防止膨胀节受剪力。
事件
编号 x13 x14 x15 x16 x17 x18 x19 x20 x21 x22 x23
相对概率重要度 IC
1. 902505 > 10 - 2 3. 261519 > 10 - 2 2. 717905 > 10 - 2 6. 802927 > 10 - 1 6. 522725 > 10 - 3 3. 261519 > 10 - 2 3. 261519 > 10 - 2 6. 522725 > 10 - 3 6. 522725 > 10 - 3 5. 436083 > 10 - 2 5. 435593 > 10 - 3
利用 FMECA 很容易分析各层次之间的因果关 系，而 FTA 很容易考虑人为因素、环境因素或多 种因素相互组合对顶事件的影响。在可靠性分析 时，FMECA 可以与 FTA 分析方法结合使用，综合 使用的基本原理是根据系统的功能要求和故障定 义，首先选择一个或多个系统中不希望发生的事件
第六章 催化裂化工艺及技术
4.3 烃类的催化裂化反应
五、催化裂化的几个基本概念
1、转化率 原料转化为产品的百分率，表示反应深度的指标。若 原料油量为100，则
100－unconverti ble feed conversion ratio ＝ 100% 100
在科研和生产中，转化率表示如下：
gas petrol coke conversion ratio ＝ 100% raw oil
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4.3 烃类的催化裂化反应
2、正碳离子机理 以正n-C16H32来说明。 (1)生成正碳离子 正n-C16H32得到一个H＋，生成正碳离子。如
H n-C5H11 C C10H20 + H+ H n-C5H11 C C10H21
+
(2)β断裂 大正碳离子不稳定，容易在β位置上断裂，生成一个烯 烃和一个小正碳离子：
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4.3 烃类的催化裂化反应
H n-C5H11 C CH2 C9H19 + C5H11 CH CH2 + CH C8H17 +
特点：主链中C数量＞5时才容易断裂，裂化后生成的
产物至少是3个C以上的分子。
(3)异构化 叔正碳离子＞仲正碳离子＞伯正碳离子。 若正碳离子为伯正碳离子，易变成仲碳离子，再进行β 断裂，甚至异构化为叔正碳离子，再进行β断裂。
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4.3 烃类的催化裂化反应
C
+C C C C
C
+ C C C C
特点：二烯烃最易接受氢转化为单烯烃，故产品中二
烯烃很少。
4、芳构化反应(aromatization reaction) 所有能生成芳烃的反应。也是催化裂化的主要反应。
C C C C C C C
催化裂化反再系统培训 资料
芳烃：单环只能断三个C以上的侧链，不能开环。稠环
都断根部。
(2)、异构化反应
分子量不变，分子结构改变的反应
骨架异构：五员环→六员环；正构→异构
烯烃的键位移：双键位置的变化 空间结构改变：空间位置变形 (3)氢转移 氢从一个分子加到另一个烯烃分子上使之饱和，但是 伴随着氢转移的反应便是大分子烯烃、环烷烃和芳烃 的缩合的反应，其反应结果是生成焦炭
7、回炼比 ：
指回炼油量与新鲜原料量之比 工业装置常采用回炼操作以改善产品分布，提高轻质 油的产率 回炼油含芳烃多，较难裂化，需较苛刻的反应条件 回炼比的大小要根据原料性质和产品方案来确定。采 用汽油方案时，可选较低的回炼比；当还要同时考虑 多产柴油时，可选较高的回炼比。 回炼比一般小于1
第四部分
反应沉降器在提升管反应器的上部，沉 降器分为两部分，上部为沉降段，下部 为汽提段。 沉降段内设有四组单级旋分器，顶部为 集气室。提升管反应器出来的反应油气 和催化剂进入反应沉降器进行催化剂和 油气的自由沉降分离，没有沉降下来的 催化剂随油气进入设在沉降器顶部的旋 风分离器进行继续进行分离，分离后油 气经集气室去分馏单元。
2、剂油比 催化剂在两器之间的循环量与总进料量之比 催化剂循环量(t/h) 剂油比（C/O）= -----------------------总进料(t/h) 催化裂化反应依赖于催化剂活性中心的存在， 可以大大提高反应速度。因此，提高剂油比就 是相对增加了活性中心，也就相应提高了反应 速度，从而使得原料油和催化剂接触更充分， 使反应的转化深度得到提高。
影响催化裂化反应的主要因素
1、催化剂活性： 提高催化剂活性有利于提高反应速度，得到较高的转 化率，可提高反应器处理能力；并有利于促进氢转移 和异构化反应，裂化产品饱和度较高、含异构烃较多。
第六讲 催化裂化
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 ： 烷烃主要发生分解反应，
C16H34
C8H16 + C8H18
生成小分子的烷烃和烯烃， 生成小分子的烷烃和烯烃 ， 生成的烷烃还可以进一步 分解成更小的分子。 分解成更小的分子。
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石油加工概论
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三、催化裂化工艺流程概述
包括：反应-再生系统、分馏系统、吸收-稳定系 包括：反应-再生系统、分馏系统、吸收再生烟气的能量回收系统和液化气、 统、再生烟气的能量回收系统和液化气、 汽油的脱硫精制等 1．反应—再生系统 反应— 高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程 高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程
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石油加工概论
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高低并列式
反应器位置较高，两器压力不同， 反应器位置较高，两器压力不同，一般再生器比反应器 02～ Pa。 的压力高 0.02～0.04 M Pa。 催化剂在两器中循环，用斜管输送，并由滑阀调节。 催化剂在两器中循环，用斜管输送，并由滑阀调节。滑 阀的材质要满足耐磨要求。 阀的材质要满足耐磨要求。
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重质油加工技术
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石油加工概论33一、Fra bibliotek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， 催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程， 二次加工过程 重油轻质化的核心工艺 是提高原油加工深度、 也是重油轻质化 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。 我国约 80% 的汽油和 增加轻质油收率的重要手段 。 我国 约 1/3 的柴油均来自该工艺，总加工能力约 1.4 亿吨 年 的柴油均来自该工艺 均来自该工艺， 亿吨/年 催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油 催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油VGO 、焦化馏 分油CGO（通常须经加氢精制）)、常压重油、减压渣 （通常须经加氢精制） 常压重油、 分油 掺一部分馏分油) 脱沥青的减压渣油、 油 ( 掺一部分馏分油 ) 、 脱沥青的减压渣油 、 加氢处理 重油等 重油等
催化裂化装置反应再生系统操作
任务二 反应再生岗操作 -------反应再生系统操作
要点回顾与检查
同学们上节课已经学习了反应再生系统流程和操作变量。 检查同学们掌握的情况： 1、简述反应再生系统工艺流程？ 2、反应再生系统操作变量有哪些？
任务布置
简述右图反应再生系统工 艺流程。
1.控制物料、热量、压 力三大平衡，保持两器 流化通畅。 2.根据反应再生系统操 作规程调整控制参数。
（一）温度控制： 反应再生系统主要控制的温度点有：原料预热温度、
反应器出口温度、再生器床层温度等。
（二）压力控制 反应再生系统主要控制的压力点有：再生器压力、反应 沉降器压力等。 （三）汽提蒸汽 （四）再生烟气氧含量的控制 若再生烟气氧含量过高，再生器稀相易发生二次燃烧； 过低时，再生器定碳量不易控制到低于0.1%，且易发生碳 堆。该参数是判断再生器工况的一个重要参数。
（五）反应深度的控制 反应深度是裂化反应过程转化率高低的标志。可通过观 察富气和粗汽油产率及回炼油罐和分馏塔底液位高低来判 断。反应深度过高，裂化反应过程中会将汽油、轻柴油及 中间产物进一步裂化，进而转化为气体和焦炭。反应深度 的变化反映在分馏塔底液面变化是非常明显的。当分馏操 作平稳，回炼油罐液面恒定，分馏塔底液面上升，说明反 应深度减少。
二、非正常操作 1.反应温度大幅度波动 2、反应压力大幅波动 3、沉降器汽提段藏量突然波动 4.催化剂“架桥” 5、再生器压力大幅波动
能力提升
能力提升
Description of the contents
1.仿真训练参数调整 2.观看平台反应再生系统操作视频
任务布置
简述右图反应再生系统工 艺流程。
1.控制物料、热量、压 力三大平衡，保持两器 流化通畅。 2.根据反应再生系统操 作规程调整控制参数。
第六节 催化裂化反应-再生系统
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两段提升管 FCC技术的思想及特点
➢两段FCC技术的基本思想： ★提高催化裂化催化剂的有效活性和选择性，从而改 善目的产品分布； ★分段反应，提高调整生产方案的灵活性
➢因此，两段提升管FCC技术打破原来的提升管反应器型 式和反-再系统流程：
★两段提升管反应器取代单一反应器 ★构成拥有两路循环的反应-再生系统
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c.快速床(循环流化床)再生 ➢气相转化成连续相，催化剂颗粒变为分散相，从而强化 了烧碳过程 ➢随着气速的提高，返混程度减小，中、上部接近于平推 流，也有利于烧碳强度的提高 ➢在快速流化床区域，必须有较大的固体循环量才能保持 较高的床层密度 ➢催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种 再生方式
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短反应时间
两段技术，采用分段反应，两段反应时间之和比常规 催化反应时间还短（2秒以内）
大剂油比
受热平衡控制，常规催化的剂油比难以提高，两段催 化采用两路催化剂循环，从设备角度提高剂油比可不受限 制；第一段的低转化率和汽油回炼改质可以突破原有热平 衡的限制，在较高的剂油比（催化剂/催化原料）下实现 新的热平衡
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两段提升管反应器示意图
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催化剂接力 ➢原料在第一段提升管经过短反应时间后，及时 将催化剂与油气分开；需要继续反应的中间物料 在第二段提升管与另一路再生催化剂接触反应 ➢催化剂两路循环，整体活性及选择性提高 ➢催化反应比例增大，热反应得到有效抑制
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快速床循环流化床再生?气相转化成连续相催化剂颗粒变为分散相从而强化了烧碳过程气相转化成连续相催化剂颗粒变为分散相从而强化了烧碳过程?随着气速的提高返混程度减小中上部接近于平推流也有利于烧碳强度的提高随着气速的提高返混程度减小中上部接近于平推流也有利于烧碳强度的提高?在快速流化床区域必须有较大的固体循环量才能保持较高的床层密度在快速流化床区域必须有较大的固体循环量才能保持较高的床层密度?催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种再生方式催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种再生方式201771221201771222催化裂化主要设备1预提升段2裂化反应段3汽提段201771223催化裂化主要设备?预提升段
催化裂化反应再生系统流程
催化裂化反应再生系统流程
1. 新鲜原料油经换热后与回炼油浆混合，经加热炉加热至180-320℃后至催化裂化提升管反应器下部的喷嘴。
2. 原料油由蒸气雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的高温催化剂（600-750℃）接触，随即汽化并进行反应。
3. 油气在提升管内的停留时间很短，一般只有几秒钟。
反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开沉降器去分馏塔。
4. 积有焦炭的催化剂（称待生催化剂）由沉降器落入下面的汽提段。
汽提段内装有多层人字形挡板并在底部通入过热水蒸气，待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的空间内的油气被水蒸气置换出而返回上部。
5. 经汽提后的待生催化剂通过待生斜管进人再生器。
再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复。
6. 再生后的催化剂（称再生催化剂）落人淹流管，经再生斜管送回反应器循环使用。
再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排人大气。
催化裂化装置反应再生部分控制系统设计
过程控制综合实践催化裂化装置反应再生部分控制系统设计第十二组目录第一章系统分析 (1)一、工艺流程 (1)二、控制需求分析 (2)三、对象特性分析 (2)1.控制系统特点 (2)2.控制系统扰动 (2)3.控制难点 (2)第二章控制系统详细的设计 (3)一、系统变量设置 (3)二、控制回路设计 (3)三、安全联锁报警设计 (4)四、I/O表 (5)第三章设备选型与图纸绘制 (6)一、控制器选型 (6)二、调节阀选型 (6)三、测量变送装置选型 (7)四、PLC接线图 (7)1.CPU224接线端子图 (7)2.EM235接线端子图 (8)3.控制柜接线图 (8)4.控制柜柜门设计图 (9)五、系统图纸绘制 (9)1.P&ID图图纸规格 (9)2.P&ID图的内容 (9)3.P&ID图中设备 (10)4.P&ID图中管道 (10)5.P&ID图代号和图例 (10)6.其它 (10)第四章MATLAB仿真研究 (11)一、基于MATLAB的控制对象仿真 (11)1.参考模型FCC——Linear (11)2.对象特性的阶跃响应测试 (12)二、数字控制器的设计 (12)三、控制参数对控制性能的影响及参数整定 (13)1.PID的三个调整参数对控制系统的影响 (13)2.参数整定结果 (14)第五章MATLAB与组态王的DDE连接 (17)一、动态数据交换 (17)二、组态王DDE功能 (17)三、MATLAB与组态王建立连接 (17)第六章组态王监控软件的详细设计 (20)一、组态王监控软件的界面设计 (20)二、监控软件功能设计 (20)1.工艺流程画面 (20)2.总体实时监控画面 (21)3.各个回路独立监控画面 (21)4.数据报表画面 (22)5.报警画面及报警查询画面 (23)6.总控制室画面 (23)7.标签画面 (23)三、设计过程 (23)1.建立组态王新工程 (23)2.创建组态画面 (24)3.定义I/O设备 (24)4.构造数据库 (24)5.建立动画连接 (24)6.运行和调试 (24)第七章实验结果及分析 (25)一、系统使用流程 (25)二、实际运行效果 (25)1.阶跃响应实时曲线 (26)2.性能指标整理 (26)3.鲁棒性实验 (27)三、控制系统性能分析 (28)1.控制方案优点 (28)2.控制方案缺点 (28)3.模型改进 (29)第八章感受和建议 (30)一、设计感受 (30)二、遇到的一些问题 (30)第一章系统分析催化裂化（Fluid Catalytic Cracking）是原油二次加工的核心工艺。
请简述催化裂化反应再生系统的流程
请简述催化裂化反应再生系统的流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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➢提升管下部进料段的油剂接触状况对重油催化裂化的反应
有重要影响。减小原料油的雾化粒径，可增大传热面积，
从而提高了原料的气化率，且可以改善产品产率的分布
➢沉降器下面的汽提段的作用是用水蒸气脱出催化剂上吸附
的油气及置换催化剂颗粒之间的油气。汽提段的效率与水
蒸气用量、催化剂在汽提段的停留时间、汽提段的温度及
分段反应
➢不同的馏分需要不同的反应条件，理想选择是不同的 馏分在不同的场所和条件下进行反应 ➢两段提升管（Ⅰ型）催化裂化：
★第一段提升管只进新鲜原料，段间抽出柴油出装置 ★第二段提升管单独进循环油，显著改善产品分布 ★第二段提升管底部回炼汽油，降低汽油烯烃含量 ➢分段进料避免了新鲜原料和油浆的相互干扰
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短反应时间
两段技术，采用分段反应，两段反应时间之和比常规 催化反应时间还短（2秒以内）
大剂油比
受热平衡控制，常规催化的剂油比难以提高，两段催 化采用两路催化剂循环，从设备角度提高剂油比可不受限 制；第一段的低转化率和汽油回炼改质可以突破原有热平 衡的限制，在较高的剂油比（催化剂/催化原料）下实现 新的热平衡
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两段与单段实验室结果对比：
轻油收率可提高 2-3 个百分点 原料转化深度提高 5 个百分点 汽油烯烃含量下降12-13个百分点 液收率提高2.5个百分点以上 干气产率大幅度降低 可显著提高柴汽比
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两段与单段工业试验结果对比：
轻油收率提高4个百分点以上 柴油产率提高3.5个百分点以上 液收率提高2.5个百分点以上 干气产率大幅度降低 显著提高了柴汽比 可采取灵活多样的操作方式
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c.快速床(循环流化床)再生 ➢气相转化成连续相，催化剂颗粒变为分散相，从而强化 了烧碳过程 ➢随着气速的提高，返混程度减小，中、上部接近于平推 流，也有利于烧碳强度的提高 ➢在快速流化床区域，必须有较大的固体循环量才能保持 较高的床层密度 ➢催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种 再生方式
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二：再生器
主要作用是烧去结焦剂上的焦炭以恢复其活性，同时
也提供裂化反应所需的热量
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主要要求有： ①再生剂的含炭量较低，一般要求低于0.2%，甚至低
于0.05%； ②有较高的烧碳强度，当以再生器内的有效藏量为基
准时，烧碳强度一般为100～250kg/(t.h)； ③催化剂减活及磨损较少； ④易于操作，能耗及投资少； ⑤能满足环保要求
第六节 催化裂化 反应-再生系统
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➢催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系统，分 馏系统，吸收-稳定系统和能量回收系统 ➢装置形式主要有高低并列式、同轴式等
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一：提升管反应器
提升管反应器主要有提升管、沉降器、汽提段、旋分 器、待生斜管等部分组成
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两段提升管反应器示意图
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催化剂接力 ➢原料在第一段提升管经过短反应时间后，及时 将催化剂与油气分开；需要继续反应的中间物料 在第二段提升管与另一路再生催化剂接触反应 ➢催化剂两路循环，整体活性及选择性提高 ➢催化反应比例增大，热反应得到有效抑制
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➢工业上一般采用的空气线速为0.6～0.7m/s ➢工业装置采用的再生器压力在0.25～0.4MPa(绝)之间 ➢单段再生的主要问题是再生温度的提高受到限制和密相 床层的有效催化剂含炭量低
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b.两段再生 ➢两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行 ➢与单段相比，两段再生的主要优点是：
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➢工业上再生器的主要形式可分为三类：单段再生、两段再 生、快速床再生 ➢分布器可分为板式(蝶形)和管式(平面树枝或环形)两种
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重催再生器需设取热设备： a.内取热式 b.外取热式
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工业上常用再生器的形式大体上可以分为三类：
a.单段再生
➢再生温度对烧碳反应速率的影响十分显著，提高再生温 度是提高烧碳速率的有效手段，在单段再生时，密相创层 的温度一般不超过730℃
压力、以及催化剂的表面结构有关 重油催化裂化则用4～
汽提汽用量一般为 2～3kg/1000kgCat
5kgH2O/1000kgCat
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两段提升管催化裂化技术
目前提升管反应器的固有弊端： ➢提升管过长恶化产品分布 ➢新鲜原料与循环油浆竞争催化 中心 ➢难于实现大剂油比操作
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量，从而提高了烧碳速率；
②在第二段再生时可以用新鲜空气和更高的温度，提高 了烧碳速率；
③第二段内的水气分压可以很低，减轻了催化剂的水热 老化；且第二段的催化剂藏量比单段再生器的催化剂藏量低， 停留时间较短。因此，第二段可采用较高的再生温度。
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两段提升管 FCC技术的思想及特点
➢两段FCC技术的基本思想： ★提高催化裂化催化剂的有效活性和选择性，从而改 善目的产品分布； ★分段反应，提高调整生产方案的灵活性
➢因此，两段提升管FCC技术打破原来的提升管反应器型 式和反-再系统流程：
★两段提升管反应器取代单一反应器 ★构成拥有两路循环的反应-再生系统
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➢提升管反应器的直径是由进料量来决定的。工业上一般 采用的气速是入口处为4～7m/s,出口8～18m/s ➢提升管的高度由反应时间来决定，工业上反应时间多采 用2～4s ➢提升管的上端出口处设有气-固快速分离机构，用于使 催化剂与油气快速分离以及抑制反应的继续进行 ➢快速分离机构的形式有多种多样，比较简单的有伞帽形、 T字形的构件，现在用得比较多的是初级旋风分离器
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催化裂化主要设备
1、预提升段 2、裂化反应段 3、汽提段
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催化裂化主要设备
预提升段：加速催化剂，使催化剂形成活塞流向 上流动，使催化剂上的重金属钝化，有利于油雾 的快速混合，一般为3-6m。
裂化反应段：提供裂化反应的场所。 中止反应技术（MTC）