毕业设计(论文) 题目名称：800Kta重油催化裂化装置反应再生系统工艺设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：
指导教师签名：日期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
目录
毕业设计任务书 .................................................................................................................... I 开题报告 .............................................................................................................................. II 指导教师审查意见 ............................................................................................................ III 评阅教师评语 ..................................................................................................................... I V 答辩会议记录 ...................................................................................................................... V 中文摘要 (Ⅵ)
英文摘要 (Ⅶ)
1 前言 (8)
2 选题背景 (2)
3 方案论证 (5)
3.1 设计原则 (5)
3.2 设计总体思路与设计依据 (5)
3.3 反-再系统的工艺流程的选择 (5)
3.4 本设计工艺流程概述 (7)
4 反应—再生系统的工艺计算 (8)
4.1 设计基础数据 (8)
4.2 反应—再生系统物料与热量平衡 (11)
4.3 反应器的热平衡和物料平衡计算....................................... 错误！未定义书签。
4.4 再生器主要附件 ................................................................... 错误！未定义书签。
4.5 提升管及主要附件 ............................................................... 错误！未定义书签。
4.6 两器压力平衡 ....................................................................... 错误！未定义书签。
4.7 其他细节设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。
5 主要设备的选择 ............................................................................. 错误！未定义书签。
5.1 提升管反应器 ....................................................................... 错误！未定义书签。
5.2 沉降器及汽提段 ................................................................... 错误！未定义书签。
5.3 再生器 ................................................................................... 错误！未定义书签。
5.4 外取热 ................................................................................... 错误！未定义书签。
5.5 三级旋风分离器 ................................................................... 错误！未定义书签。
5.6 主风机及烟气轮机 ............................................................... 错误！未定义书签。
5.7 增压机组 (13)
5.8 反应部分工艺技术 (13)
5.9 再生部分工艺技术 (14)
6 能耗分析及节能措施 (16)
7 环境保护 (16)
8 安全措施 (17)
9 结论 (18)
参考文献 (41)
致谢 (21)
附录 (43)
长江大学毕业设计(论文)任务书
学院（系）化学与环境工程学院专业化学工程与工艺班级10903 学生姓名胡波指导教师职称佘跃惠教授
1.毕业设计(论文)题目：
800Kta重油催化裂化反再系统工艺设计
2.毕业设计（论文）时间：2013年1月14日～2013年6月16日3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）
期刊资料：
《石油炼制与化工》《炼油技术与工程》《石油学报》等
书籍:《石油炼制工程》；《流化催化裂化》；
《荆门石化总厂催化裂化装置操作规程》；
《催化裂化工艺设计》
《催化裂化装置可行性研究报告》
《石油炼制工艺计算图表集》等
原料为鲁宁蜡油，掺炼10%减压渣油。分子筛催化剂。
4．毕业设计(论文)应完成的主要内容
（1）反应再生系统工艺设计计算再生器物料平衡、热平衡、压力平衡；
反应再生系统物料平衡、热平衡；主要设备工艺计算。
（2）重要设备选型
原料油喷嘴、旋风分离器、滑阀等。
（3）主要设备规格表
（4）主要设备简图：再生沉降器、反应沉降器、提升管反应器、烧焦罐、
主风分布管等
（5）工艺及自动控制流程图
5．毕业设计(论文)的目标及具体要求
设计是一项创造性较强的工作，通过本课题的锻炼，使学生熟悉工
艺设计的程序，掌握催化裂化和计算机绘图的相关知识，为今后走上工
作岗位积累经验。在设计过程中，学生通过到工厂实习、查阅资料，了
解催化裂化工艺过程及最新发展动态，要独立思考，在设计中要有所创新、有所进步，提高分析问题和解决问题的能力。设计成果对同类装置
的工艺设计和生产操作有一定的参考价值。
6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求
计算机上机时间不少于20学时；
在条件允许的情况下，鼓励用计算机绘图。
任务书批准日期 2013年 1 月 5 日教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期年 1 月 13 日指导教师(签字)
完成任务日期年 6 月 16日学生（签名）
长江大学毕业设计开题报告
题目名称800Kta重油催化裂化装置
反再系统工艺设计
题目类别毕业设计
学院（系）化学与环境工程学院专业班级化工10903
学生姓名胡波
指导教师佘跃慧
辅导教师郑延成
开题报告日期2013年4月11日
800Kta重油催化裂化装置反应再生系统工艺设计学生：胡波，化学与环境工程学院
指导老师：佘跃惠，化学与环境工程学院
1 题目来源
题目来源：生产实际
题目类别：毕业设计
2 研究的目的和意义
催化裂化是主要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质油品的生产占有很重要的地位。催化裂化过程在炼油工业，以至国民经济中占有重要的地位。在我国由于多数原油偏重，而HC相对较高且金属含量相对较低，催化裂化过程，尤其是重油催化过程的地位优为重要。
随着工业、农业、交通运输业以及国防工业等部门的迅速发展，对轻质油品的需求量日益增多，对质量的要求也越来也高。以汽油为例，据1988年统计，全世界每年总消耗量约为6.64亿吨以上，我国汽油总量为7500万吨，从质量上看，目前各国普通级汽油一般为91~92（RON），优质汽油为96~98（RON）。为满足日益严格的市场需求，催化裂化工艺技术也在进一步发展和改进。
从以上两个方面可见，催化裂化在实际生产中有很重要的意义，研究其工艺很有价值。在原油价格居高不下，炼化企业的效益日益恶化的背景下，使用劣质原料来获得优质产品，是炼厂的必然选择。因此，要不断开发催化裂化新技术、新工艺，
以增加产品收率、提高产品质量，这也是炼化企业在21世纪可持续发展的重大战略措施。
3 阅读的主要文献及资料名称
[1] 吴宝林,吴迪,易文涛. 100万吨年大型催化裂解装置反再系统工艺设计[J]. 内蒙古石油化
工,2007,(05)：9~10
[2] 郑铁年. 催化裂解技术及其应用前景[J].石油炼制与化工,1996,(06):37~41
[3] 李再婷. 催化裂解架起了炼油与化工之间的桥梁[J].中国工程科学, 1999,(02):67~71
[4] 赵恒. 催化裂化反再系统设备技术改造研究[D].大连理工大学,2003
[5] 范有慧. 催化裂化装置反再系统的配管设计[J].石油化工安全技术, 2003,(02):18~20
[6] 朱向东. 催化裂化反再系统的优化控制[J].当代化工,2003,(03):72~74
[7] 姜文选. 催化裂化反再系统计算机模拟与优化[J].沈阳化工,2000,(04)：239~242
[8] 苗兴东. 催化裂化技术的现状及发展趋势[J].河北化工,2007,(01):6~9
[9] 杨朝合,郑俊生,钮根林等. 重油催化裂化反应工艺研究进展[J].炼油技术与工程,2003,(09):1~5
[10] 刘海燕,于建宁,鲍晓军.世界石油炼制技术现状及未来发展趋势[J].过程工程学报,
2007,(01):176~185
[11] 周婉华,杨启业. 40万吨a催化裂解工程设计的开发和应用[J].石油炼制与化工,1996,27(07).
[12] 祝良富,石啸涛,李继炳.40万吨a催化裂解装置的试行及标定[J]. 石油炼制与化工
1996,27(09).
[13] 刘铁山,柳荣,李朝阳.催化裂化装置反应再生系统技术改造[J].炼油设计,2000,30(06).
[14] 侯芙生等，炼油工程手册，北京：石油工业出版社，1995
[15] 葛维袁等化工过程设计与经济，上海：上海科技技术出版社，1989
[16] 林世雄阙国和梁文杰赵忠德徐春明罗雄麟编写，杨光华教授和汪燮卿院士主审，石
油炼制第三版，石油工业出版社，2000
[17] 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) :1~ 10
[18] 陈俊武，卢捍卫. 催化裂化在炼油厂中的地位和作用展望[J]. 石油学报，2003，19(1)：
1~10.
[19] 洛阳石化工程公司，炼油技术与工程[J]．（2003、2004、2005）
[20] 催化裂化工艺与工程[M]．北京：中国石化出版社，1995，89～105
4 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
4.1 国内外现状
4.1.1 国外重油催化裂化工艺技术的现状
由于重油中残炭、重金属以及硫、氮等化合物含量均较高，给加工带来一定的难度。80年代以来流化催化裂化工艺的发展特点是解决实现重油催化裂化的技术关键。目前已经工业化的重油催化裂化技术有3种类型即：HOC、RCC、RFCC下面分别介绍其技术特点。
1.HOC技术
该技术是由凯洛格与菲利浦斯公司共同开发的。第一套工业装置于1961年投产，是世界上最早实现工业化的重油催化裂化装置。它设有床层取热板管和上流式外取热器以取走再生的过剩热量。其所用原料为经严格脱盐的重油，使钠含量小于1ppm。
该技术的主要特点是：
(1) 对不同原料采用不同措施：
①对残炭值小于5%，重金属钒含量小于5ppm的重油可以直接进行催化裂化操作中只需采用较高的剂油比和较低原料预热温度，不需增加外取热器。
②对钒含量为5~30ppm，残炭为5~10%的重油，需增加外取热设备，并须使用金属钝化剂。
③对质量较差的原料即钒含量大于30ppm，残炭超过的10%的高含硫重油，不仅装置需增加取热设施，而且原料必须进行加氢脱硫处理方能进HOC装置。
(2) 为了降低焦炭产率，操作上应采取如下措施：
①采用较大的两器压差，以利于降低反应压力。
②减少回炼。其回练比一般为0.09左右。
③为改善油剂接触采用上流式斜管，以保证催化剂在到达喷嘴处时可以比较均匀的分布，使油剂接触良好促进汽化。另外还采用了雾化效果较好的多喷嘴进料方式，同时加大雾化蒸汽用量，一般相当进料量的5~10%。
④采用高温短接触的反应条件，并在提升管出口设置快速分离装置以便尽快终止反应。
(3) 在待生立管下部有外套筒，以便使待生催化剂在再生器内保持上进下出与空气逆流的烧焦方式，从而避免高含炭量的待生催化剂与新鲜空气接触引起催化剂内外表面温度过高造成高温失活。
(4) 采用金属钝化剂来减少重金属的污染
(5) HOC的两器结构采用同轴式，占地面积小，两器基础钢材用量少，故节省投资。
2.RCC技术
该技术为UOP公司与阿西兰公司联合开发。第一套工业装置于投产，年处理量200万吨。
RCC技术的主要特点是：
(1) UOP为了移出过剩热量，RCC再生器内可以装设取热盘管或设置下流式外取热器。对残炭量小于7%、金属含量小于35ppm的原料可以直接进RCC装置进行催化裂化。而对残炭小于5%的原料可以不设取热装置。
(2) 为了降低焦炭产率，采用无回炼操作，并改动了进料位置和使用高效雾化喷嘴，采用较低的反应压力，接在进料注入11~13%的液体水或其它稀释剂以改善原料雾化和降低油气分压。同时可以减少油气在提升管内的停留时间。为了尽快终止反应，还在提升管出口装设结构简单的弹道式快速分离器，其效果与粗旋风分离器相当。
(3) 为了提高再生效率，采用两段式烧焦的再生器，第一段为逆流式不完全再生，在该段内烧去焦炭中的全部氢和80~90%的碳和硫，在第二段采用高氧分压的完全再生，使再生催化剂的含炭量降到0.05%以下。为充分利用过剩氧使二段再生烟气进入一段与一段烟气一起离开再生器。
(4) RCC技术不使用金属钝化剂，而是利用水蒸气进行钝化，其理论根据是：沉积在催化剂上的重金属在高温水蒸气的作用下形成氧化物，而催化剂在提升管内停留时间很短，该金属氧化物来不及还原，故可以起到钝化作用。实践证明效果是明显的，平衡催化剂上的金属含量达到10000~15000ppm时，操作依然正常，氢气产量
只有0.06~0.12（重）%。
3.RFCC技术
该技术是由法国Total石油公司在工业生产装置上逐步摸索，改进发展起来的重油催化裂化。
RFCC技术的主要特点：
(1) 从理论和实践的结合上确定了催化原料中的沥青质在裂化时可以断裂为中间馏分的新概念。因此它认为重油催化裂化的焦炭产率与原料的残炭值无直接关系。
(2) 采用高度雾化的特殊材料进料喷嘴。使雾化的油滴直径比催化剂的平均直径还小。由于微细的油滴与悬浮状的高温催化剂接触仅几毫秒就使沥青质迅速汽化并裂解，从而生成单环、双环三环芳烃产物。又由于采用单程裂化方式，致使重油催化裂化的焦炭产率与馏分油裂化很接进，因而可以不设取热器。同时为了使油剂迅速分开，在提升管出口装有垂直齿缝式快速分离器。
(3) 采用两段再生技术，一段再生保持较低的温度(670~690℃)和较低的空气用量，以便达到：①烧去焦炭中的全部氢(最低80%)和40~60%的碳及硫；②通过改变烧焦量以控制第一再生器释放的热量，二段再生器由于焦中氢已不多，且不使用水蒸气故可采用高温(800℃)和高过剩空气，使再生器含炭量降低到0.05%以下，而不致出现时催化剂产生水热失活现象。为了在高温下不使设备材质受影响，第二再生器采用单级外旋风分离器且涂有耐热耐磨衬里。
(4) 使用超稳HY分子筛催化剂如：DA Vigon公司生产的OCTACAT。这种催化剂氢转移活性低，可增加汽油辛烷值，并使轻柴油收率明显上升，油浆及焦炭产率下降，且有较好的抗污染性能。
(5) 使用金属钝化剂抑制镍、钒等金属对催化剂的污染。并要求加强原油的脱盐以减少渣油中的钠含量，一般至少采用二级脱盐。
4.1.2 国外重油催化裂化工艺技术的现状
我国自60年代中即开始着手重油催化裂化的研究实验工作。下面介绍具有中国特色的重油催化裂化装置。
其反应－再生系统流程工艺特点：
(1) 采用了抗金属污染性好、汽油辛烷值高、氢、焦和气体产率低且再生性能好的CRC-1半合成分子筛催化剂
弹射式快速分离器。
(3) 为加强原料雾化，采用了喉管式进料喷嘴。安装方式多为喷嘴在提升管同一水平截面上均匀排列，与提升管中心线呈30°角，控制喷嘴出口线速达70~90ms，可使油滴平均直径小于100 m的雾滴。同时为改善油剂接触加速原料汽化，降低汽油分压以减少焦炭产率，还采用了加大雾化蒸汽量等措施。
(4) 为进一步降低焦炭产率，采用减少回练比、出部分澄清油的方式。
采用带预混合管的烧焦罐式再生器以强化再生过程。预混合管可以使待生催化剂与从取热器及循环管下来的再生催化剂很好混合，以保证进入烧焦罐催化剂温度及碳含量分布均匀，并与空气接触良好，实现高效再生的目的。
(5) 为取走再生器的过剩热该装置采用了下流式可调外取热器。
采用含锑金属钝化剂，抑制重金属污染。
我国还生产和使用的催化剂有20多个品种，按沸石的类型分为，包括稀土Y型沸石，并开发成功了各种催化剂系列。其中DASY、SRNY、和REUSY是主要的超稳Y型沸石；ZSM、CHZ和LCH系列是以超稳Y型沸石为获活性组分、重油催化裂化适用的催化剂。
我国的裂化催化剂研究开发工作是密切配合掺炼渣油工艺发展进行的.自80年代初期推出了大堆积密度半合成沸石催化剂之后，90年研制成功了REHY型催化剂。产品牌号从LCS-7发展到RHZ-200、RHZ-300，成功地填补REY与REUSY了两大类催化剂中的空白，成为广泛应用的换代产品
4.2 发展趋势及研究方向
由于原油的日益重质化和劣质化，给重油裂化带来了一系列的难题，催化裂化未来的发展将重点集中在两个反面：新型催化剂和催化裂化工艺的研究和改进。
催化剂反面：全世界FCC催化剂约80%的市场为GRACE DaNison，Albemarce 和Engellardg三大跨国公司拥有，随着近年来我国催化裂化催化剂的研究，新品种
也不断推出，在应用方面基本上可以做到“量体裁衣”。例如在FRCC方面已开发出的催化剂有CA-2000，LIP和LCC-2,LHO-1,RCH系列催化剂，ZSM-5Y复合分子筛和机械混合分子筛催化剂等，在重油的裂解能力，抗重金属污染能力和焦炭选择性方面都有较大的优势。今后催化剂的重点发展将围绕提高催化剂的焦炭选择性，降低催化剂能耗，提高汽油质量三方面进行，从而满足化工原料和汽油新标准的要求。
工艺方面：研究者们越来越重视通过数学模拟对催化裂化工业过程进行操作和优化设计以及对复杂反应体系进行动力学研究，其主要方法是通过物理和化学分析手段，将大量化合物按其动力学性质合并成若干个虚拟的单一组分来进行处理，即所谓的集总（Lumping）方法。
5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路
5.1 研究内容
研究内容主要为各种流程的工艺设计方法和工艺改进方案，以及新型催化剂。例如，优化一再生催化剂烧焦效果，一再生密相床增设格栅，一改善气固接触效果，减少床层催化剂返混，降低稀相催化剂携带量。
5.2 解决思路
催化裂化反再系统的设计主要为催化裂化反应—再生系统的工艺设计计算。
工艺设计内容：
(1) 反再系统的工艺计算
反应器物料平衡、热平衡和压力平衡计算；再生器物料平衡、热平衡和压力平衡计算；再生器和反应器设备工艺设计计算。
(2) 重要设备选型
原料油喷嘴、旋风分离器、滑阀等。
(3) 主要工艺设备规格表及主要工艺图、流程图。
5.3 关键问题
由于对催化裂化反应、再生过程和流态化等问题还没有完全认识，因此在工艺设计中常常是依靠经验而不是理论计算。即使有些设计计算可以依靠某些计算公式或计算方法，但是仍然要十分重视用实际数据来比较、检验计算结果。在工艺设计计算之前，首先要根据国家的需要和具体条件选择原料和生产方案，例如主要是生产柴油方案还是生产汽油－气体方案。第二步是参考中型试验和工业生产数据制定总物料平衡和选择相应的主要操作条件。
6 完成设计所必须具备的工作条件及解决办法
1 查阅相关资料了解有关催化裂化的基本理论知识。
2 掌握与本设计有关的当今国内外先进的各种生产方案和工艺设计方法。
3 使用专业的工艺绘图工具绘制工艺流程图、设备图等设计所需的工艺图。
7 工作的主要阶段、进度与时间安排
1月10日-4月8日：查阅文献资料，完成开题报告
4月8日-4月11日：准备开题报告答辩
46月3日-6月10日：指导老师对设计、译文进行修改审查并；
6月11日-6月16日：完成毕业设计定稿，上交毕业设计，准备答辩。
月11日-6月3日：开展设计，准备毕业设计期中检查；
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