燕山石化 催化裂化 炼油三厂 工艺简介

1．概述说明：1．1．装置的地位与作用炼油厂重油催化裂化是在催化剂的作用下将重质油转化为汽油、柴油及液化气等产品的过程，是主要的加工工艺之一。随着社会的不断发展和进步，能源危机日益成为人们注目的焦点，而催化裂化作为重油深度加工装置，日益显示出其重要作用，我国通过催化裂化工艺生产的汽油约占全国商品汽油的70％，柴油占全国总量的30％，液化气占炼油厂总量的90％以上。根据中石化总公司’’八五科技进步规则”的精神和炼厂的”九五规划”，为充分利用石油资源，提高二次加工能力，改善产品结构，增加全厂轻质油收率，减少重油产品特拟建此套(200万吨／年)重油催化裂化装置。本装置是全国最大的重油催化裂化装置之一。1．2．装置的主要原料、产品与用途1．2．1．本装置所需主要原料为蒸馏装置的常三、常四、减二、减三、减四、减五线、减压渣油以及酮苯蜡膏、糠醛抽余油、和丙烷脱沥青油等。1．2．2．本装置主要产品为：汽油，柴油，液化气，干气和重油(油浆)。1．2．2．1．汽油是本装置生产的主要产品之一，其设计牌号为9l号，收率为47．2％。汽油常用于汽油燃动机，是比较重要的一种动力能源，主要用于轻型汽车，活塞式发动机的飞机，快艇和小型发电机等。1．2．2．2．柴油也是本装置的主要目标产品，其设计牌号为一10号和0号，收率通常为24．28％，根据季节变化和市场对柴油的使用要求，我们可以通过改变操作条件来生产所需要的目标产品。柴油的用途相当广泛，主要用于大马力的运输机械，现已广泛用于载重汽车，拖拉机，曳引机，机车，船舶及各种农业，矿山，车用机械作为动力设备，其功率从几十马力到四万马力左右。1．2．2．3．液化气也是本装置的重要产品，其设计收率为10．736％。它通常用作民用燃料，但随着科学技术的日新月异，液化气的用途也有了新的变化，比如：由于世界环卫组织宣布氟利昂严重影响生态环境，造成臭氧层破坏，故研究氟利昂的替代产品显得尤其重要，而液化气正是理想的原材料之一。另外，更重要的是以液化气为原料，生产各种化工原材料，例如：从液化气中分离出丁烯－2产品供橡胶厂生产丁苯橡胶使用，丙烯产品供化工厂生产聚丙烯。1．2．2．4．干气是催化裂化装置的副产品之一，其收率大约为3．728％。干气主要用作本厂的自用燃料气，比如：锅炉产汽，加热炉对原料及中间产品预热等，近几年随着降耗增效呼声的日益加强，消灭火炬，少用燃料油，多用燃料气的节能降耗措施正在全国石化行业轰轰烈烈地展开。1．3．装置技术来源从武汉石化厂和广州石化总厂引进石伟公司重油催化裂化技术，通过消化吸收设计了福建炼油厂140万吨／年重油催化裂化装置，于1992年9月投产。通过运转的实践证明，其优点充分体现。本技术现已开始用于新设计的120万吨／年乌鲁木齐炼油厂，140万吨／年兰州炼油厂，大连石化公司和大港炼油厂重油催化裂化装置。根据北京燕化公司炼油厂的实际要求，北京设计院根据目前国内外较为成熟的重油催化裂化技术设计而成。其中主要技术项目有：1．3．1．催化剂再生系统采用并列式两段完全再生技术，二段再生器内部是空腹高氧设计，设置外旋风分离器，以保证二段高温生产，使再生齐II含碳达0．05％。同时也解决了催化剂高温水热失活的矛盾。1．3．2．反应采用全提升管反应器，在其出口设置出口快速分离器，中止反应，提升管反应采用高温短接触操作条件，对产品收率有利。1．3．3．采用高效雾化喷嘴原料注入系统，对原料雾化和喷散成60p以下的油粒，对降低生焦，提高液体产品收率有利。1．3．4．加注金属钝化剂，以防止重金属Ni等对催化剂活性的影响，改善产品分布。1．3．5．原料预热取消加热炉方案，改用分馏塔底油浆作原料热源。开工初期采用中压蒸汽加热原料油。1．3．6．装置采用外取热技术，和高温烟气能量回收系统。在高温烟道上设置高温取热器，产生中压蒸汽，再利用高温烟气能量作动力推动烟气轮机，直接带动同步发电机装置，烟气轮机电机及配套的控制系统。烟机出入口蝶阀是由美国引进，烟气轮机是由兰州炼油总厂机械厂提供，其型号为(YLⅡ-18000A)；烟机发电机型号为：YLUl80000-A。1．3．7．气体压缩机装置是由杭州气轮机厂生产的气轮机(NK40／50／20)和由沈阳鼓风机厂生产的压缩机(2MCL-606)组成的。1．3．8．主风机系统是由陕西鼓风机厂生产的轴流风机AV50-12和由杭州气轮机厂生产的原动机N(350／40与上海电机厂生产的原动机YCt-1900-4组成的。1．3．9．增压机是由佳木斯电机厂生产的原动机YA710AM3-2-w和陕西鼓风机厂生产的风机310-4．079／3．059组成的。1．3．10．为了进一步改善产品质量，防止环境污染，在吸收稳定部分特增设液态烃和汽油脱硫醇装置，以脱除液态烃和汽油中的硫醇成分。1．4．装置的主要构成本装置主要由反再系统，分馏系统，吸收稳定系统和双脱系统余热锅炉组成。1．4．1．反应再生系统反再系统是催化裂化装置的重要组成部分，是整个装置的龙头。1．4．1．1．全提升管反应器，在提升管出口设置出口快分器，和四个初级旋分器(粗旋)，在沉降器内设置单级旋分器(细旋)；1．4．1．2．第一再生器内设置了8组2级旋风分离器，第二再生器内部为空白，在二再外设置了4组2级旋分器；1．4．1．3．提升管反应器采用高活性的超稳分子筛催化剂，为了回收多余热量，特在一再外设置外取热器装置；1．4．1．4．烟气能量回收系统．为了充分回收剩余热能，降低装置能耗，本装置在第一再生器和第二再生器的混合烟道上设置了高温取热炉，烟气轮机和余热锅炉；为了降低催化剂损失，保护生态环境，特设置了三级旋风分离器，回收催化剂粉末；另外，反再部分还包括催化剂加料系统和卸料系统，以及一再辅助燃烧炉F-101和二再辅助燃烧炉F-102。1．4．2．分馏系统分馏系统主要是由分馏塔，柴油汽提塔，原料缓冲罐，回炼油罐，油浆过滤器，油浆蒸汽发生器，和各中段循环的换热系统以及空冷和水冷部分组成的。1．4．3．吸收一稳定系统吸收一稳定系统主要由富气压缩机机组，吸收塔，解析塔，稳定塔和再吸收塔以及各种换热设备，空冷设备，碱洗沉降系统组成。1．4．4．双脱系统双脱系统主要由汽油预碱洗罐，汽油脱硫醇塔，碱液氧化塔，碱液沉降罐，二硫化物沉降罐，汽油砂滤塔，尾气水洗塔，混合氧化塔和液态烃脱硫塔，液态烃脱硫醇塔，碱液氧化塔，液态烃沉降罐，碱液沉降罐以及干气脱硫系统成。1．5．装置概况一览表表1项目单位内容项目单位内容产品名称产品包装设计开工时间年、月、日1998年4月装置定员人物设计能力万吨/年200实际最大能力历史水平建设日期投产日期1998年6月23日扩建日期占地面积平方米33800建筑面积总投资万元73655引进项目名称专利公司名称合同总价合同生效期合同有效期表二：各项技术经济指标项目名称单位设计指标实际最好水平基本数据总投资万元108010固定资产投资万元99643流动资金万元1874建设期利息万元6493销售收入万元95044销售成本万元18194销售税金万元43623销售利润万元32277利润总额万元32277所得税万元10651收益率所得税后（内部）%25.22所得税前（内部）%33.23所得税后万元72360所得税前万元125911投资利润率%28.61回收期静态投资回收期年5.44动态投资回收期年7.05偿还期人民币借款偿还期年4.28外币借款偿还期年10.002．工艺路线2．1．工艺路线特点：本装置主要由反应一再生系统，分馏系统，吸收一稳定系统和四机组(烟机，气压机，主风机和增压机)以及双脱部分组成。本装置工艺设计是在吸收国内外重油催化裂化先进技术的基础上设计而成，与国外相比，其工艺技术已达到世界先进水平。2．1．1．反再系统2．1．1．1．反应器和再生器采用同高并列式，再生部分采用两段烧焦完全再生技术；2．1．1．2．再生器采用外取热技术以吸收多余的热量维持反再部分热平衡；2．1．1．3．反应采用全提升管反应器，在其出口设置高效分离器，进料采用高效雾化喷嘴原料注入系统；采用MTC控制技术，以提高剂油比；2．1．1．4．原料预热方式本装置采用混合进料方式，原料预热采用与分馏塔底油浆换热，取消了传统的加热炉原料预热方式；2．1．1．5．为了进一步提高高温烟气能量回收，在烟道上设置了高温烟道取热炉，余热炉和烟机系统。2．1．2．分馏系统本装置充分利用分馏塔各段回流热量来预热原料油、发生蒸汽以及做解吸塔、稳定塔热源。2．1．3．吸收一稳定系统吸收一解吸采用双塔流程，提高了碳三，碳四的析出率和汽油稳定深度。2．1．4．双脱部分2．1．4．1．干气脱硫操作，不设置分液罐，仅在塔顶设置分离段，以除去干气中携带的胺液，可减少占地面积；2．1．4．2．不单独设置液化气脱硫溶剂分液罐，将液化气脱硫塔直径加大，降低液流速度，以利于胺液与液化气的分离，同时将高度适当加高，延长液化气在上部的停留时间，以利于沉降分离；2．1．4．3．汽油碱洗脱硫醇部分，采用抽提一氧化两步法，汽油脱硫醇抽提塔内件采用筛板；碱液氧化塔，混合氧化塔，尾气水洗塔内件均采用清华大学开发的QH－1型扁环填料；2．1．4．4．双脱部分增加了液态烃脱硫醇过程，以进一步降低液态烃中的硫含量。2．2．基本原理2．2．1．催化裂化反应及其影响因素2．2．1．1．催化裂化反应特点催化裂化反应是在催化剂表面上进行的，原料进入反应器后，经过七个步骤才变成产品离开催化剂。第一步：气态原料分子从主气流中扩散到催化剂表面，并沿催化剂孔道向催化剂内部扩散；第二步：靠近催化剂表面的原料分子，被催化剂活性中心吸附，原料分子变的活泼，某些化合键开始松动；第三步：被吸附的原料分子在催化剂表面进行化学反应；第四步：产品分子从催化剂表面上脱附下来；第五步：产品分子沿催化剂孔道向外进行扩散，并扩散到主气流中去。从催化裂化反应过程来看，原料分子首先是被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子的反应结果不仅取决于反应速度，而且很重要的是取决于吸附能力，对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。在同一族烃中，大分子吸附能力比小分子强。如果按化学反应速度的高低顺序排列，大致情况如下：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各类烃分子的多少，除与吸附能力有关，也和原料中含各种烃类多少有关，如果原料中含芳烃较多，特别是稠环芳烃和小分子单烷基侧链(小于碳九)的单环芳烃，它们的吸附能力最强而化学反应速度最慢，结果长时间的停留在催化剂表面上，不易脱附，甚至缩合成焦炭，致使催化剂失去活性。2．2．1．2．催化裂化的化学反应类型催化裂化过程中的化学反应并不是单一的裂化反应，而是多种化学反应同时进行。在催化裂化条件下，各种化学反应的快慢、多少和难易程度都不同，由于催化裂化原料组成的不同，使化学反应显得更加复杂化，现就其主要化学反应介绍如下：2．2．1．2．1．裂化反应催化裂化的主要反应是裂化反应，它的反应速度比较快。裂化反应是C-C键的断裂。同类烃分子量越大，反应速度越快。一般来说：2．2．1．2．1．1．烯烃比烷烃更易裂化，环烷烃裂化时，既能断侧链也能开环变成烯烃；2．2．1．2．1．2．芳烃环很稳定不易反应。芳烃中侧链越长，取代深度越深，反应速度就越快。单环芳烃不能脱甲基，只有三个碳以上的侧链才能发生反应，稠环芳烃侧链断裂都发生在根部；2．2．1．2．1．3．C－C键裂化速度顺序为：叔碳＞仲碳＞伯碳。2．2．1．2．2．异构化反应异构化反应是催化裂化的重要反应，它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生结构和空间位置的变化，异构化反应有以下几种情况：(1)骨架异构；(2)烯烃的键位移；(3)烯烃空间结构变化，由于异构化反应，结果使催化裂化含有较多的异构烃；2．2．1．2．3．氢转移反应氢转移反应，也可以称为氢调配反应，即某一烃