100万吨-年重油催化裂化的初步设计

开题报告化学工程与工艺年产100万吨大庆原油常压塔设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义中国炼油工业迅速发展，据美国《油气杂志》世界炼油特别报告统计，2005年中国原油年加工能力达3.12亿吨，超过俄罗斯和日本，成为仅次于美国的世界炼油大国。

根据统计，2005年中国共有51座炼厂，炼厂数和炼油能力均位居世界第二。

但是，中国石油产品质量还相对较低，汽车排气污染控制愈显重要。

中国融入世界清洁燃料进程，不断提高炼油技术水平，尽快与国际接轨，任务紧迫而重大。

石油是重要的能源之一，我国的工业生产和经济运行都离不开石油，但是又不能直接作为产品使用，必须经过加工炼制过程，炼制成多种在质量上符合使用要求的石油产品，才能投入使用。

原油精馏装置是炼油企业的“龙头”，是炼油工业的第一道工序，为二次加工装置提供原料，是原油加工的基础，其能量的综合利用程度和拔出率高低体现在石化企业的效益上，因此，开展常压精馏装置的研究很有意义。

本课题计算的主要内容是原油的常压精馏塔的设计，探讨各种馏出产品的性质，塔的工艺参数，塔顶及侧线温度假设和回流热分配，塔设备的设计计算，常压塔和塔板主要工艺尺寸计算，塔的内部工艺结构及换热过程。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：将原油分割为不同沸程的馏分，然后按照原油的要求，出去这些馏分中的非理想组分。

[1蒸馏正是一种合适的手段，它能够将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不同二分离为轻重不同的各种馏分。

[2]正因为如此，几乎在所有的炼油厂中，第一加工装置就是蒸馏装置。

蒸馏有多种形式，可归纳为闪蒸(平衡汽化或一次汽化)，简单蒸馏(渐次汽化)和精馏三种。

[3]当前，新形势下的能源供应面临着空前的严峻挑战。

[4]而全球一体化的大趋势，西方先进的经验也就成为我们学习的资源，有一定创新的针对原油常压精馏塔的建议，能够较为有效的指导我们工作，使现行工厂的设备有所改进，向着一个良好的方向发展，并且形成有自主产权的原油提炼系统。

开题报告化学工程与工艺年产100万吨中东含硫原油常减压装置设计（常压系统）一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义石油是现代工业的血液，我国的工业生产和经济运行都离不开石油，但是又不能直接作为产品使用，必须经过加工炼制过程，连制成多种在质量上符合使用要求的石油产品，才能投入使用。

中国炼油工业迅速发展，据美国《油气杂志》世界炼油特别报告统计，2005年中国原油年加工能力达3.12亿吨，超过俄罗斯和日本，成为仅次于美国的世界炼油大国。

根据统计，2005年中国共有51座炼厂，炼厂数和炼油能力均位居世界第二。

但是，中国石油产品质量还相对较低，汽车排气污染控制愈显重要。

中国融入世界清洁燃料进程，不断提高炼油技术水平，尽快与国际接轨，任务紧迫而重大。

国民经济和国防部门众多的各种应用场合对石油产品提出了许多不同的使用要求。

随着我国社会经济情况的变化、科学技术水平以及工业生产水平的大幅度提高，对石油产品质量指标的要求不断严格，所要求的石油产品的品种和数量也不断增加。

目前，我国原油的年加工量约为2亿吨。

而国内所能提供原油量仅为1.3亿吨，为了满足原油的需求量，则需要每年从国外二十多个国家和地区进口约6940万吨原油。

为了更好的提高石油资源的利用率，增加企业的经济效益，对从国外进口的原油炼制构成进行开发研究也是十分必要的。

为课题的研究提供了国情依据。

原油精馏装置是炼油企业的“龙头”，是炼油工业的第一道工序，为二次加工装置提供原料，是原油加工的基础，其能量的综合利用程度和拔出率高低体现在石化企业的效益上，因此，开展常压精馏装置的研究很有意义[1--3]。

原油常减压蒸馏作为原油的一次加工工艺，在原油加工总流程中占有重要作用，近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。

但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距，装置能耗仍然偏高，分馏精度和减压拔出深度偏低，对含硫原油的适应性差等。

进一步提高常减压装置的操作水平和运行水平，显著日益重要，对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义。

第二部分基础理论知识第二章炼油催化裂化理论知识2.1概述2.1.1催化裂化发展过程1938年4月6日年世界上第一套固定床催化裂化工业化装置问世，这是炼油工艺的重大发展，然而它存在一系列无法克服的缺点：设备结构复杂，操作繁琐，控制困难。

要克服固定床的缺点，需要两项革新，即催化剂在反应和再生操作之间循环和减小催化剂的粒径。

第一项革新结果出现了移动床，两项革新的结合得到了流化床。

本世纪40年代相继出现了移动床催化裂化和流化床催化裂化装置。

60年代中期出现的分子筛型催化剂带来了重大突破，成为催化技术发展的里程碑。

我国第一套移动床催化裂化装置是由前苏联设计并于1958年投产的。

1964年建成第二套，以后我国自己开发了流化催化裂化装置，故以后移动床催化裂化装置就不再建设了，这两套移动床催化裂化装置也于80年代改为流化催化裂化装置。

我国流化催化裂化的发展始于60年代，1965年5月5日，我国第一套0.6Mt ／a同高并列式流化催化裂化装置在抚顺石油二厂建成投产，标志着我国炼油工业进入一个新阶段。

30多年来，我国流化催化裂化在炼油工业中一直处于重要地位，目前仍在发展。

到1993年底统计我国催化裂化装置的能力为5000余万吨／年，仅次于美国，位居世界第二。

随着石油资源的短缺和原油日趋变重，流化催化裂化在加工重质原料方面也取得了进展。

催化裂化掺炼渣油，提高轻质油收率最为显著，我国经过“六五”重大技术攻关，攻克了再生器的内外取热设施，渣油雾化技术，提升管出口快速分离技术，抗重金属污染催化剂等一系列技术难关。

目前，我国渣油催化裂化技术已发展成多种形式，有带内外取热的单段再生，不带取热的两段再生，带外取热的两段再生等。

到1993年底，石化总公司50套催化裂化装置，已有33套掺炼了渣油，掺炼量达到919万吨，渣油掺炼比达到了24.38％，已成为我国重要的渣油转化装置对提高轻质油收率，增加经济效益，起到非常重要的作用。

尽管催化裂化装置具有漫长的历史，但他远非一个完整的技术。

150万吨/年渣油催化裂化反应再生系统工艺设计摘要在本设计中，使用大庆常压渣油作为原料，采用汽油生产方案，进行渣油催化裂化反再系统的工艺设计。

催化裂化装置由反应再生系统，分馏系统，吸收稳定系统和能量回收系统组成。

本设计主要针对反应再生系统进行设计计算。

由于渣油催化裂化的焦炭产率高，对再生器的烧焦能力要求较高，故本设计选用烧焦罐式再生器以实现高效完全再生。

在本设计中，基于设计的原料性质，参考国内同类装置的数据采用高低并列式再生系统，提升过反应器和烧焦罐高温完全再生系统。

反应部分：反应器为原料油和催化剂充分接触提供必要的空间，本设计采用提升管、汽提段、沉降器同轴布置，以减少生焦，提高轻质油收率。

再生部分：再生器的作用是烧焦，烧掉催化剂上的积炭，使催化剂上的活性得以恢复。

本设计采用带有预混合管的高效烧焦罐式再生器，可使催化剂含碳量降到0.1%以下，充分发挥了催化剂的选择性，延长了催化剂的寿命。

关键词：催化裂化，提升管，再生器，催化剂1 / 119TECHNOLOGCIAL DESIGN FOR REACTION AND REGENERATION SYSTEM OF 150wt/a RFCCAbstractReaction and regeneration system technology of a 270wt/a RFCC processing DAQING atmospheric residue feedstock has been designed and calculated in this layout.The catalytic cracking unit is made up from reaction and regeneration system fractionation system，absorption and stabilization system and energy recover system. This layout is derected against reaction and regeneration system to compute.A high efficient and complete coke burning regenerator having high burning capacity was adopted because much coke was produced during RFCC process.In the design，Referring to the dates of feed and the same type reactors，I design a high-low parallel FCC reactor-regenerator system-riser reactor and coke container high temperature complete reactor-regenerator system. The part of reaction: the reactor develops sufficient room for feed oil and catalytic contacting completely. This kind of design is to reduce coke promote recall ratio of light oil. The part of regenerator system: the regenerator can burn up remaining carbon about catalytic to recover activity of CAT. General speaking，my design can reduce the ratio of carbon in CAT to 0.1%，so it makes full use of choice of CAT，extends the life of the catalyst.Keywords:catalytic cracking，riser，regenerator，catalyst2 / 119目录1 文献综述 (1)1.1催化裂化工艺产生的背景及意义 (1)1.1.1国外催化裂化 (1)1.1.2国内催化裂化 (2)1.2催化裂化技术的现状及发展 (2)1.2.1国外催化裂化技术的现状及发展 (3)1.2.2我国催化裂化技术的现状及发展 (5)1.3重油催化裂化 (7)1.3.1重油催化裂化的原料 (8)1.3.2重油催化裂化的产品 (8)1.3.3重油催化裂化装置特点 (8)1.4催化裂化装置研究进展 (11)1.4.1催化裂化再生装置形式 (11)1.4.2催化裂化反应装置形式 (15)1.4.3催化裂化反应—再生两器排布方式 (19)1.4.4提升管末端快速分离器 (21)1.4.5进料雾化喷嘴 (24)1.4.6空气分布器 (26)1.4.7结语 (29)2 设计说明 (30)3 / 1192.1 加工方案的确定及装置形式的选择 (30)2.1.1 加工方案 (30)2.1.2 装置形式的选择 (30)2.2 流程说明 (30)2.2.1 反应再生系统 (30)2.2.2 分馏系统 (32)2.2.3 吸收稳定系统 (34)2.3 主要操作条件 (35)2.3.1 再生温度 (35)2.3.2 再生压力 (36)2.3.3 再生烟气中过剩氧含量 (36)2.3.4 反应温度 (36)2.3.5 反应压力 (37)2.3.6 焦中氢碳比（H/C） (37)2.3.7 反应时间 (38)2.3.8 烟气中CO与CO2比值（CO/CO2） (38)2.3.9 原料的预热温度 (38)2.3.10 再生剂含碳量（定碳） (39)2.4 装置设备的特点 (39)2.5 能量回收 (40)2.6 环境保护 (40)4 / 1193 设计计算 (42)3.1 基础数据 (42)3.2 再生部分计算 (43)3.2.1 燃烧计算 (43)3.2.2 反应系统热平衡计算 (48)3.2.3 再生系统热平衡计算 (53)3.2.4 取热器的设计 (56)3.2.5 催化剂外循环管设计计算 (58)3.2.6 再生器结构尺寸计算 (59)3.2.7 催化剂输送管线 (64)3.2.8 旋风分离器的设计计算 (67)3.2.9 主风分布板的设计计算 (72)3.2.10 辅助燃烧室的设计计算 (73)3.2.11 能量回收的计算 (76)3.3 反应器部分计算 (78)3.3.1 提升管反应器的设计计算 (78)3.3.2 预提升管尺寸计算 (86)3.3.3 沉降器和汽提段尺寸计算 (86)3.3.4 旋风分离器的选型与核算 (91)3.4两器压力平衡计算 (93)4 工艺设计计算结果汇总 (98)5 / 1194.1 反再系统主要操作参数计算结果汇总 (98)4.2 反应系统物料平衡 (103)4.3 反应系统水平衡 (105)4.4再生器物料平衡 (106)4.5 再生器水平衡 (106)4.7 再生系统热平衡 (107)4.8 再生器外取热器设计结果汇总 (108)4.9 再生催化剂线路 (109)4.10 待生催化剂路线 (109)4.11 反再系统主要操作条件 (110)致谢 (111)参考文献 (112)6 / 119130万吨/年渣油催化裂化反再系统工艺设计1 文献综述1.1催化裂化工艺产生的背景及意义一般原油经常减压蒸馏后可得到10～40％的汽油，煤油及柴油等轻质油品，其余的是重质馏分和残渣油。

重油催化裂化基础知识广州石化总厂炼油厂重油催化裂化车间编一九八八年十二月第一章概述第一节催化裂化在炼油工业生产中的作用催化裂化是炼油工业中使重质原料变成有价值产品的重要加工方法之一。

它不仅能将廉价的重质原料变成高价、优质、市场需要的产品，而且现代化的催化裂化装置具有结构简单，原料广泛（从瓦斯油到常压重油），运转周期长、操作灵活（可按多产汽油、多产柴油，多产气体等多种生产方法操作），催化剂多种多样，（可按原料性质和产品需要选择合适的催化剂），操作简便和操作费用低等优点，因此，它在炼油工业中得到广泛的应用。

第二节催化裂化生产发展概况早在1936年美国纽约美孚真空油公司（SoCony vacu um co）正式建立了工业规模的固定床催化裂化装置。

由于所产汽油的产率及辛烷值均比热裂化高得多，因而一开始就受到人们的重视，并促进了汽车工业发展。

如图所示，片状催化剂放在反应器内不动，反应和再生过程交替地在同一设备中进行、属于间歇式操作，为了使整个装置能连续生产，就需要用几个反应器轮流地进行反应和再生，而且再生时放出大量热量还要有复杂的取热设施。

由于固定床催化裂化的设备结构复杂，钢材用量多、生产连续性差、产品收率及性质不稳定，后为移动床和流化床催化裂化所代替。

第一套移动床催化裂化装置和第一套流化床催化裂化（简称FCC 装置都是1942年在美国投产的固定床反应器移动床催化裂化的优点是使反应连续化。

它们的反应和再生过程分别在不同的两个设备中进行，催化裂化在反应器和再生器之间循环流动，实现了生产连续化。

它使用直径约为3毫米的小球型催化剂。

起初是用机械提升的方法在两器间运送催化剂，后来改为空气提升，生产能力较固定床大为提高、产品质量也得到了改善。

由于催化剂在反应器和再生器内靠重力向下移动、速度很缓慢，所以对设备磨损很小，但移动床的设备仍较复杂，耗钢量仍较大，特别是处理量在80 万吨/年以上的大型装置、移动床远不如流化床优越。