1、 1 毕业设计文献综述 化学工程与工艺 年 产 150 万吨催化裂化装置设计 随着 石油炼制 工业的不断发展，催化裂化 工艺 日益成为 重油轻质化的主要手段之一 ， 它已发展成为炼油 企业 中的核心加工工艺 。 催化裂化 工艺 是 重质油轻质化 的过程 ， 目标 是 获取 液化气、汽油和柴油 等产品 。半个世纪以来， 催化裂化的 技术和生产规模都有了很大的发展 ， 在减少焦炭、取出多余热量、催化剂再生、能量回收等方面的技术有了较大发展 1。 我国石油资源中 ,原油大部分偏重 ,轻质油品含量低 ,这就更加决定了炼油工业必须走深加工的路线 2。 催化裂化 的 投资和 运营 费用低 ,原 料适应性强
2、 ,转化率高 。 目前 ,催化裂化装置已成为炼油工业深度加工和汽油生产的主体装置 3如何转化产量日益增长的重质原油和其中的大量高硫减压渣油，满足经济发展对清洁燃料和低硫锅炉燃料油日益增长的需求，满足日益严格的环保要求，已成为 21世纪我国炼油业的重要课题 4。 1.催化裂化发展成就回顾 为 了更好 发挥催化裂化工艺 在加工重质油的 作用 ,最 近 数 年来炼油 行业 做了 很多的研究 工作 并 取得了 很大的 成果 ,快速的提升 催化裂化 工艺 的 总体水平 ,特别是在以下三个方面 :(1)最大限度 加工更重的油 ;(1)尽可能 多 的 产低碳烯烃 ;(3)生 产 市场 所需要的优质 油品 。
3、 1.1 最大限度 加工更重的油 由于 原油 350 以上 的馏出量 小于 30， 其中 减压渣油占原油的三分之一以上，常压渣油占原油的 50以上 。由于一般 的常减压蒸馏 无法达到 轻质油收率的要 求 ， 因此 就 要 对原油进行二次加工。 70 年代 以后出现了可以 掺炼少量渣油 的催化裂化 装置 ，随着不断的对 掺炼渣油催化裂化装置研发以及朝着主要加工渣油的方向研发设备 。从 90 年代 起 ,渣油催化裂化发展很快 ,据估计目前重油催化裂化约占催化裂化的 25%5 。 1.2 尽可能 多 的 产低碳烯烃 催化裂化 是重质油轻质化的过程 ,如果 再把 轻 质油进行 裂化就 可以更多的生产
4、低碳烯烃。 20世纪 80 年代 ,石油化工科学研究院 根据 大庆石蜡基油的特点 ,开发了最大量生产丙烯的新工艺6。 DCC 工艺充分发挥催化裂化转化大分子碳氢化合物的本能 ,利用流化催化裂化的工艺特点 ,采用稀相加密相裂化的形式 ,突破 了 一般催化裂化的操作条件范围 ,在高水分压下和高温 条件下 操作 ,使总低碳烯烃产率达 50%,其中丙烯 的 含量大于 20%。之后我国还 陆续 开 发 MGG,MIO,CPP 以及 HCC7等 在 最大 程度上 生产低碳烯烃工艺 ,并都实现了工业化运转。 2 1.3 生产 市场 所需要的优质 油品 催 化裂化是以裂化为主 并且 同时 又 发生 着其它 的
5、 各种副反应 ， 副反应的深度 主要 取决 于反应 的 条件 以及反应 催化剂 的 性能。以此为 依据 ,就 可以通过调节催化裂化的反应和催化剂生产更多 适应油品市场需要的组分 ,比 如调节柴汽比、多产液化石油气同时多产柴油馏分、降低汽油烯烃和硫的含量等 4。这就是石油化工科学研究院近期开发的多产柴油馏分工艺 (MDP),多产柴油同时多产液化石油气工艺 8(MGD),多产异构烷烃减少烯烃工艺 9(MIP)的出发点和目的 ,发挥了催化裂化应变能力强 5的本能。 2.催化裂化装置流程 2.1 反应 -再生 系统 原料经过加热汽化后进入提升管反应器 ， 与来自再生器的高温 （ 600-750 ） 催
6、化剂 短时间 接触 ，随即气化并进行反应。 产物和催化剂进入沉降器， 产物 经旋风分离器分离 出夹带着得催化剂后 进入分馏系统 ，积有焦炭的 催化剂沉降到再生器 ， 经汽提段用过热水蒸气汽提 ，催化剂表面夹带的油气被水蒸气置换出来返回升降器上部，留下的催化通过待生斜管进入再生器 。在再生器中用空气使催化剂流化，并且烧去催化剂表面的焦炭。烟气经旋风分离器和催化剂分离后离开装置，使催化剂在装置中循环使用。 2.2 分馏 系统 分馏部分的主要任务是把 反应器（沉降器）顶的气态产物，按沸点范围分割成富气、汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆等馏分 10。分馏部分还包括油品换热部分。 分馏部分进料是过热气
7、体，并带有催化剂细粉，所以进料在塔的底部，塔下段用油浆循环以冲洗挡板和防止催化剂在塔底沉积，并经过油浆与原料换热取走过剩热量。 由于全塔剩余热量大，为保证全塔汽液相负荷相差不过于悬殊，并回收高温位热量，因此除塔底设置油浆循环取热外，还设置中段回流取热。 塔顶气态产品量大，为减少塔顶冷凝器负荷，故塔顶也采用循环回流取热代替冷回流，以减少冷凝冷却 器的总面积。 2.3 吸收稳定 系统 催化裂化吸收稳定部分的任务是加工来自催化裂化分馏塔顶油气分离器的粗汽油和富气。目的是保证汽油蒸汽压合格的同时，分离出干气（ C2 及 C2 以下），并回收液化气 11。 吸收稳定系统中的吸收、脱吸过程要求同时达到两个
8、目的：通过吸收塔尽可能将 C3、 C4组分吸收下来；通过脱吸塔尽量将 C2 组分脱吸出去。吸收剂一般是分馏部分的石脑油，并根据吸收率的要求以稳定汽油作为补充吸收剂。 3 3. 国内外 催化裂化技术的现状及发展 3.1 我国催化裂化技术的现状及发展 我国当前掌握的主 要技术有 (1)渣油催化裂化 (RFCC) 工艺技术 ，该工艺 是中国石化集团公司石油化工科学研究院、北京燕山石化公司和北京设计院合作开发的一项加工大庆减压渣油的催化裂化新工艺 12。 除此 还有石油大学的两段提升管 FCC工艺，目前在中试 13。 (2)多产柴油和液化气的 MGD技术 ， MGD 技术是中国石油化工股份有限公司石油
9、化工科学研究院 (RIPP)开发的以重质油为原料，利用常规催化裂化装置同时多产液化气和柴油，并可显著降低汽油烯烃含量的工艺技术 12。 (3)多产柴油的催化裂化 (MDP) 技术 ,此工艺 在传统增产柴油 工艺技术的基础上 而 开发 出来。 (4)两段提升管催化裂化新工艺技术 14 ，该工艺 可以产品结构 得到 改善，大幅度提高原料的转化深度，显著提高轻质油品的收率，提高催化汽油质量，改善柴油质量，提高催化装置的柴汽比 15。 此外，还有 多产烯烃和高辛烷值汽油的 DCC工艺技术 ， 多产异构烷烃的 MIP 技术 等。 3.2 国外催化裂化技术的现状及发展 国外的催化裂化技术主要包括 (1)渣
10、油催化裂化 (RFCC) 工艺 ， ， RFCC 加工原油残炭可达3% 10%，镍和钒含量可达 10 40 g/g，平衡剂上金属沉积量最高可达 10 000 g/g16。 (2) LCO改质 MAK工艺 ，该工艺 减少了非理想的二次反应，提高了目的产物的选择性，汽油和烯烃产率增加、焦炭产率减少，能更好地加工重质原料，且投资费用较低 17(3)多产烯烃的 FCC工艺技术 ，包括 Lummus 公司的选择性裂化 (SCC)工艺 18、 Arco ChemicalNeste Oy 公司的 NEXCC 工艺 19、 公司的 Su-perflex 工艺 20、 UOP 公司开发的 LOCC工艺。 (4)
11、轻烃预提升技术 ， UOP 公司和 Ashland 石油公司的干气预 提升技术是目前应用效果较好的轻烃预提升技术 21。 此外还有 提升管反应苛刻度控制技术 等。 结论 我国 本身拥有 的石油资源 稀缺 ， 属于石油进口国。 随着 我国经济的 迅速发展 和对环境保护所提出的要求 ， 我国 对轻质油品的需求量日益增多 ，并且 对 油品 质量的要求也越来越高。为了提高对 石油资源利用 效率 和提高 炼油行业的 经济效益就 要 对原油进行深加工 ，这在原油价格飞涨和环境问题日益突出的今天尤为重要。 因此 ,催化裂化一方面要不断开发新技术、新工艺 ,迎接挑战。另一方面要同时发展一整套和催化裂化相配套的
12、新技术 ,用以改进催化裂化产品的质量 ,这 对催化裂化的发展至关重要 ,这是催化裂化在 21 世纪可持续发展的重大战略措施 。 参考文献 4 1 陈俊武 ,卢捍卫 ,催化裂化在炼油厂中的地位和作用展望 催化裂化仍将发挥主要作用J. 石油学报 (石油加工 ),2003,19 (1):10. 2 左丽华 ,我国催化裂化技术发展现状及前景 J.石油化工技术经济 ,2000,16(1):16. 左丽华 ,我国催化裂化技术发展现状及前景 J.石油化工技术经济 ,2000,16(1):16. 3 陈曙光 ,催化裂化技术发展近况 J.兰州科技 ,1996,14(3):182. 4 陈祖庇 ,与时俱进发展催化
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