催化裂化裝置單元組成與工藝流程

劉冠 陳昊

摘 要：石油目前是世界上最主要的能源，催化裂化是煉油工業中最重要的一種二次加工工藝，占有重要地位。

關鍵詞：催化裂化裝置；組成；工藝

1 裝置發展及其類型

1.1 裝置發展

催化裂化工藝最早運用于20世紀40年代，它是提高原油的加工深度的一種重油輕質化的工藝。1958年我國第一套移動床催化裂化裝置在蘭州煉油廠投產。1965年我國自己設計制造施工的Ⅳ型催化裝置在撫順石油二廠投產。經過多年發展，催化裂化裝置已成為煉油廠最重要的加工裝置。截止1999年底，我國催化裂化加工能力達8809.5×104t/a，占一次原油加工能力的33.5%，是加工比例最高的一種裝置，裝置規模由（34―60）×104t/a發展到國內最大300×104t/a，國外為675×104t/a。隨著催化劑和催化裂化工藝的發展，其加工原料由重質化、劣質化發展至目前全減壓渣油催化裂化。根據目的產品的不同，有追求最大氣體收率的催化裂解裝置，有追求最大液化氣收率的最大高辛烷值汽油的MGG工藝等，為了適應以上的發展，相應推出了二段再生、富氧再生等工藝，從而使催化裂化裝置向著工藝技術先進、經濟效益更好的方向發展。

1.2 裝置的主要類型

催化裂化裝置的核心部分為反應―再生單元。反應部分有床層反應和提升管反應兩種，隨著催化劑的發展，目前提升管反應已取代了床層反應。再生部分可分為完全再生和不完全再生，一段再生和二段再生。從反應與再生設備的平面布置來講又可分為高低并列式和同軸式。

2 裝置單元組成

催化裂化裝置的基本組成單元為：反應―再生單元，能量回收單元，分餾單元，吸收穩定單元。作為擴充部分有：干氣、液化氣脫硫單元，汽油、液化氣脫硫醇單元等。各單元作用介紹如下：

2.1 反應―再生單元

重質原料在提升管中與再生后的熱催化劑接觸反應后進入沉降器（反應器），油氣與催化劑經旋風分離器與催化劑分離，反應生成的氣體、汽油、液化氣、柴油等餾分與未反應的組分一起離開沉降器進入分餾單元。反應后的附有焦炭的待生催化劑進入再生器用空氣燒焦，催化劑恢復活性后再進入提升管參加反應，形成循環，再生器頂部煙氣進入能量回收單元。

2.2 三機單元

所謂三機系指主風機、氣壓機和增壓機。如果將反一再單元作為裝置的核心部分，那么主風機就是催化裂化裝置的心臟，其作用是將空氣送人再生器，使催化劑在再生器中燒焦，將待生催化劑再生，恢復活性以保證催化反應的繼續進行。增壓機是將主風機出口的空氣提壓后作為催化劑輸送的動力風、流化風、提升風，以保持反―再系統催化劑的正常循環。氣壓機的作用是將分餾單元的氣體壓縮升壓后送人吸收穩定單元，同時通過調節氣壓機轉數也可達到控制沉降器頂部壓力的目的，這是保證反應--再生系統壓力平衡的一個手段。

2.3 能量回收單元

利用再生器出口煙氣的熱能和壓力使余熱鍋爐產生蒸汽和煙氣輪機作功、發電等，這樣就能大大降低裝置能耗，目前現有的重油催化裂化裝置有無此回收系統，其能耗可相差1/3左右。

2.4 分餾單元

沉降器出來的反應油氣經換熱后進入分餾塔，根據各物料的沸點差，從上至下分離為富氣（至氣壓機）、粗汽油、柴油、回煉油和油漿。該單元的操作對全裝置的安全影響較大，一頭一尾的操作尤為重要，即分餾塔頂壓力、塔底液面的平穩是裝置安全生產的有力保證，保證氣壓機人口放火炬和油漿出裝置系統的通暢，是安全生產的必備條件。

2.5 吸收穩定單元

經過氣壓機壓縮升壓后的氣體和來自分餾單元的粗汽油，經過吸收穩定部分，分割為干氣、液化氣和穩定汽油。此單元是本裝置甲類危險物質最集中的地方。

2.6 干氣、液化氣脫硫和汽油液化氣脫硫醇單元該兩部分為產品精制單元

干氣、液化氣在胺液（乙醇胺、二乙醇胺、Ⅳ―甲基二乙醇胺等）作用下、吸收干氣、液化氣中的H2S氣體以達到脫除H2S的目的。汽油和液化氣在堿液狀態中在磺化酞氰鈷或聚酞氰鉆作用下將硫醇氧化為二硫化物，以達到脫除硫醇的目的。

3 工藝流程

原料油由罐區或其他裝置（常減壓、潤滑油裝置）送來，進入原料油罐，由原料泵抽出，換熱至200―300°C左右，分餾塔來的回煉油和油漿一起進入提升管的下部，與由再生器再生斜管來的650～700°C再生催化劑接觸反應，然后經提升管上部進入分餾塔（下部）；反應完的待生催化劑進入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油氣的待生劑通過待生斜管進入再生器下部燒焦罐。由主風機來的空氣送人燒焦罐燒焦，并同待生劑一道進入再生器繼續燒焦，燒焦再生后的再生催化劑由再生斜管進人提升管下部循環使用。

煙氣經一、二、三級旋分器分離出催化劑后，其溫度在650～700°C，壓力0.2～0.3MPa（表），進人煙氣輪機作功帶動主風機，其后溫度為500～550°C，壓力為0.01MPa（表）左右，再進入廢熱鍋爐發生蒸汽，發汽后的煙氣（溫度大約為200℃左右）通過煙囪排到大氣。

反應油氣進入分餾塔后，首先脫過熱，塔底油漿（油漿中含有2%左右催化劑）分兩路，一路至反應器提升管，另一路經換熱器冷卻后出裝置。脫過熱后油氣上升，在分餾塔內自上而下分離出富氣、粗汽油、輕柴油、回煉油。回煉油去提升管再反應，輕柴油經換熱器冷卻后出裝置，富氣經氣壓機壓縮后與粗汽油共進吸收塔，吸收塔頂的貧氣進入再吸收塔由輕柴油吸收其中的C4-C5，再吸收塔頂干氣進入干氣脫硫塔脫硫后作為產品出裝置，吸收塔底富吸收油進入脫吸塔以脫除其中的C2。塔底脫乙烷汽油進入穩定塔，穩定塔底油經堿洗后進入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置，穩定塔頂液化氣進入脫硫塔脫除H，S，再進入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置。

參考文獻

[1] 張蔭榮，亓玉臺，李淑勛，沈健，袁興東，王鳳秀.重油催化裂化取熱技術及其進展[J].撫順石油學院學報，2002，03

[2] 鈕根林，楊朝合，山紅紅，張建芳.結焦催化劑上焦炭氫碳比的測定方法[J].分析化學，2003，03

（作者單位：大慶煉化公司）