催化裂化裝置年處理能力 100 萬噸。本裝置由反應-再生、 煙機組、 富氣壓縮機組、 分餾、 吸收穩定、 汽油精製、 幹氣-液態脫硫等單元組成。裝置共分為兩個系統操作:反應-再生系統: 包括反應-再生、 機組單元;分離系統:包括分餾、 吸收穩定、 汽油精製、 幹氣液態烴脫硫單元。
一、 催化裂化裝置的工藝特點
1.催化裂化裝置對原料油性質的適應性能強, 因而原料油來源廣泛, 不僅能處理直餾重質餾分油, 還能處理二次加工餾分, 如焦化蠟油、 脫瀝青油等, 同時還可摻煉常壓重油及減壓渣油。該裝置具有原料油餾程寬, 組成複雜的特點。
2.採用新型的分子篩催化劑, 催化劑的活性高, 氫轉移反應能力強, 同時具有良好的穩定性和抗金屬汙染性能。可以有效的降低汽油中的烯烴含量, 保證汽油辛烷值和裝置的目的產品收率。
3.採用高效霧化噴嘴, 操作彈性大、 霧化效果好, 蒸汽用量小,促進了油品與催化劑的良好接觸與混合, 降低了焦炭產率、 改善了 產品分布。
4.採用高效再生技術, 保證了 再生燒焦效果, 有利於提高再生催化劑活性。
5.在能量回收利用上, 採用煙機和餘熱鍋爐充分回收裝置餘熱。分別驅動主風機供主風和發生 3. 9MPa 高壓蒸汽, 充分合理利用能源,降低裝置的能耗。
6.產品的生產方案具有很大的靈活性, 可實現多產汽油、 多產柴油、 多產液態性等不同的生產工藝方案。
二、 催化裂化裝置原料和產品
(一) 原料
催化裂化裝置原料主要是減三線、 減四線蠟油和加氫蠟油 HGO,一般來講, 衡量原料油性質指標有:餾份組成、 烴類族組成、 殘碳、重金屬、 硫氮含量等五個方面。
(l) 餾份組成:餾份組成可以辨別原料的輕重和沸點範圍的寬窄, 在組成類型相近時, 餾份越輕, 越不易裂化, 餾份越重, 越容易裂化, 因為輕組分多, 不但裂化條件苛刻, 而且減少了 裝置處理能力,同時降低汽油的辛烷值。重組分多, 使重金屬含量增加及焦炭產率增加, 輕質油收率下降, 還會使催化劑中毒。
(2) 烴類族組成:原料油的烴類族組成說明了原料油被催化劑吸附反應的快慢。催化裂化反應, 主要為吸附——反應——脫附三大過程, 稠環芳香基最易吸附, 但同時反應速度最慢, 烯烴反應速度最快,但吸附能力最差, 而環烷基較易吸附, 同時反應速度較快、 汽油產率高, 辛烷值高, 氣體產率低, 芳香基原料最難裂化, 汽油產率低且生焦多。
(3) 殘炭:殘炭和原料的組成, 餾分寬窄和膠質、 瀝青質的含量有關, 原料殘碳值高, 則生焦多, 導致熱量過剩。
(4) 重金屬:重金屬指 Fe、 Ni、 Cu、 V、 Na 等, 如重金屬在催化裂化催化劑表面上沉積會造成重金屬汙染, 會降低催化劑的選擇性,導致催化劑中毒, 其結果是焦炭產率增大, 液體產品產率下降, 產品的不飽和度增加, 氣體中的 C 3 和 C 4 的產率降低, 特別明顯的是氫氣產率增加, 我裝置為消除重金屬汙染, 使用了 鈍化劑, 可以較好地抑制催化劑中毒現象的發生。
(5) 硫氮含量:原料中含硫化合物對催化劑活性沒有影響, 但硫會增加對設備的腐蝕, 使產品硫含量增加, 同時環境汙染, 原料中含氮化合物, 特別是鹼性氮化物含量多時, 會引起催化劑中毒, 使其失去活性。
(二) 產品
本裝置主要產品有汽油、 輕柴油、 液態烴、 幹氣;副產品油漿和焦炭。
汽油質量標準
2. 輕柴油的質量標準
輕柴油一般用於 1000r/min 以上高速燃料機作燃料, 廣泛用於拖拉機、 大型載重汽車、 船隻、 排灌機械等, 本裝置生產的輕柴油十六烷值偏低, 安定性差, 不能作為商品油出廠, 只能作為粗柴油原料或與其他柴油調合成 0# 柴油出廠。
3. 液態烴的質量標準
催化裂化產生的液態烴可作民用燃料, 因其中烯烴含量高, 可作為生產各種有機溶劑, 合成橡膠, 合成纖維, 合成樹脂等基本有機化工產品的原料。以及各種高辛烷值汽油組分, 如疊合油、 烷基化油和甲基叔丁基醚。本裝置液態烴送氣體分離裝置後, 可分離出液態烴中的丙烯, 進一步可生產聚丙烯等有機化工產品。
4. 幹氣質量標準
催化裂化的幹氣可作工業燃料, 也可作合成氨、 環氧乙烷、 乙二醇等原料。質量指標為幹氣中 C 3 以上組分含量控制(C 3 ≯3%) ;H 2 S 及總硫量控制小於 200ppm。
5. 油漿的性質及用途
催化裂化產生的油漿一般不作為產品, 油漿中含催化劑粉末, 可進行回煉。如果除去催化劑粉末, 作為焦化原料, 可生產優質焦——針狀焦。油漿如果用抽提方法抽提出大部分芳烴, 再讓抽餘油返回催化, 即可減少生焦量, 被抽出的芳烴又可作為化工原料。
(三) 產品質量控制
1. 汽油質量的控制
(1) 辛烷值的控制
反應時間對汽油辛烷值的影響
縮短反應時間可減少二次反應, 烯烴飽和為二次反應, 因此縮短接觸時間可得到高質量的含烯烴汽油, 使辛烷值增加。
反應溫度對汽油辛烷值的影響
溫度一定時, 轉化率越大, 汽油辛烷值越高。轉化率一定時, 汽油辛烷值隨反應溫度的升高而增加, 因為隨反應溫度升高, 氫轉移速度和裂解速度的比值下降, 烯烴含量隨溫度升高而增加. 實驗證明,反應溫度每增加 10℃, ROH 增加 0. 7~0. 9。
劑油比對汽油辛烷值的影響
增加劑油比或減小空速, 都增加了 反應強度, 而使裂化轉化率增加, 隨著轉化率增加, ROH 及 MOH 均成直線上升, 在轉化率 65~80%範圍內, 轉化率每上升 10%, ROH 可增加 0. 6~2. 0。
再生劑含炭量對汽油辛烷值的影響
在其它操作多數不變, 將再生催化劑含炭量從 0. 07% 增加到0. 5%時, 轉化率下降, 但汽油辛烷值增加, 再生劑含量每增加 0. 1%(重) , 汽油 ROH 約增加 0. 5。
(2) 汽油幹點的控制
汽油幹點控制以分餾塔頂溫度為主要控制指標, 通過調整頂循環、冷回流來改變塔頂溫度, 以達到控制汽油幹點的目的, 由於粗汽油幹點比穩定汽油高, 調整粗汽油幹點使控制來得更加及時, 且同樣能達到控制穩定汽油幹點的目的, 因此控制粗汽油幹點而不是穩定汽油幹點, 本裝置汽油於點控制為不大於 205℃。
(3) 汽油蒸汽壓的控制
汽油餾程中規定 10%餾出溫度不高於某一數值, 目的是保證發動機的啟動性能, 但 10%餾出溫度過低時將導致供油系統中產生氣阻現象, 而此現象和汽油的飽和蒸汽壓有密切關係, 因此必須控制汽油的飽和蒸汽壓。本裝置通過調節穩定塔壓力、 回流比、 進料位置(穩定塔有三處進料口) 以及塔底重沸器返塔溫度來控制汽油蒸汽壓, 同時還需考慮到液態烴攜帶 C 5 的可能。本裝置汽油蒸汽壓夏季控制為≯67KPa, 冬季控制為 80KPa, 穩定塔頂壓力控制為 1. 1MPa(絕) 。
(4) 汽油硫化物含量的控制
汽油中含有硫化氫、 硫醇等活性硫化物, 會使汽油銅片腐蝕不合格, 使用這種汽油會嚴重腐蝕機器和容器, 所以必須進行鹼洗精製。硫化氫很容易用鹼洗除去, 硫醇鹼洗劑只能除掉一部分, 鹼還能除掉一部分環烷酸和酚類物質。
2. 輕柴油的質量控制
(1) 輕柴油凝固點的控制
輕柴油凝固點是由分餾塔第十八塔層盤上氣相溫度控制的, 本裝置輕柴油凝固點控制在<-10℃。
(2) 輕柴油的閃點控制
輕柴油的閃點通過輕柴油汽提塔的液位與汽提蒸汽量來調節, 低液位和大蒸汽量對控制閃點有利, 但液位過低輕柴油汽提塔塔底易抽空, 蒸汽量過大, 會增加汽提塔頂負荷且造成液面波動, 影響操作,本裝置柴油閃點控制為≮85℃。
(3) 輕柴油的十六烷值控制
本裝置有兩套生產方案, 一套為不摻煉渣油, 一套為摻煉 10%渣油, 隨著進料中渣油量的增加, 輕柴油質量將變差, 主要表現在:膠質升高, 油品安定性變差, 顏色變深, 十六烷值降低等幾方面。催化裂化生產的輕柴油含有較多的芳烴, 十六烷值較直餾柴油低得多, 只有 31 左右, 不能作為商品油出廠, 需要與直餾柴油等調合後才能作為柴油發動機的燃料。
3. 液態烴質量控制
(1) 液態烴 C2 含量控制
影響因素:脫吸效果, 液態烴冷後溫度, 脫吸塔壓力, 壓力高,穩定塔進料很容易帶來 C2 組分。
調節方法:根據液態烴C2 含量多少, 調節脫吸效果。
(2) 液態烴 C 5 含量控制
影響因素:
穩定塔(T-304) 頂溫下降, 穩定汽油氣化少, 液態烴中 C5 含量低。
T-304 頂壓升高, 液態烴中 C5 組分壓到穩定汽油中, 液態烴中C5 含量下降。
塔底再沸器出口溫度, 當塔負荷小, 適當提高溫度, 有利於汽液接觸。
塔頂回流量增大, 液態烴中 C5含量下降。
進料位置對液態烴 C5 含量影響。
調節方法:
塔頂溫度(即調節重沸器出口溫度) 。
塔頂壓力。
進料位置一般不作為正常調節手段。
(3) 液態烴中 H2S含量及總硫量由脫硫效果決定。
液態烴中硫含量由脫硫塔的壓力、 溫度;再生塔貧胺液含硫量;胺液循環量;富液脫氣罐脫氣效果控制。
4. 幹氣質量控制
(1) 幹氣中 C3以上組分含量控制(C3 ≯3%) 。
影響因素:
富氣流量、 性質及溫度。
吸收劑流量和溫度。
粗汽油流量和溫度。
貧吸收油流量。2, 3, 4 項反映吸收能力的高低, 汽液兩相溫差大, 蒸汽壓大, 推動力大, 有利於 C3 的吸收。
脫吸氣流量大, 將導致吸收塔(T-301) 負荷增大, 吸收效果差,不利於控制幹氣質量。
吸收塔、 再吸收塔壓力高, 有利於吸收C3 以上的組分。
吸收塔一、 二中回流量大, 溫度下降, 有利於吸收。
調節方法:
改變吸收劑量。
改變貧吸收油量。
(2) 幹氣中 H2S 及總硫量控制由脫硫效果決定
幹氣含硫量主要由下列條件控制:脫硫塔的壓力、 溫度;再生塔的液面、 溫度、 壓力;胺液循環量;富液脫氣罐的脫氣效果。