第六节催化裂化反应再生系统资料
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一、催化裂化概况1.催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一,65% 的汽油和17%的柴油馏分来自于催化裂化2.催化裂化于1936年实现工业化3.催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下,在500℃左右、1×105~3×105Pa下发生裂解,生产轻质油、气体和焦炭的过程4.催化裂化能力在各个主要二次加工工艺中居首位高价值的目标产品是液化气和汽油。
三、反应-再生:1.催化裂化装置的核心部分为反应-再生单元。
反应部分由床层反应和提升管反应两种,随着催化剂发展,目前提升管反应已逐步取代了床层反应。
2.从反应器和再生器平面布置可分为高低并列式和同轴式。
3.反应部分包括提升管反应器和沉降器。
4.再生工艺可分为完全再生和不完全再生,一段和二段再生。
四、分馏系统:1.主分馏塔的作用是使高温反应油气降温并回收液体产品。
从反应器出来的高温蒸气产物从靠近底部的位置进入主分馏塔。
烃类蒸气在塔中向上流经塔板和(或)填料,通过烃组分的冷凝和重新气化而完成分馏过程。
2.主分馏塔的操作与原油蒸馏塔类似,但有两点不同之处:第一,在分馏开始之前,反应器流出的蒸气必须经过冷却。
第二,大量气体与不稳定汽油一起到达塔顶,需要进一步分离。
3.主分馏塔的底部为换热区。
用来促进气液接触的设备有人字挡板、圆形/环形塔盘以及栅格填料等。
冷的循环物料作为洗涤介质洗去夹在蒸气中的催化剂细粉并维持分馏塔底部温度低于结焦温度,一般在360℃左右,我公司维持在320-340℃。
五、原料预热:1.原料缓存罐主要作用是应对外供物料量的波动,为不同进料提供混合所需的停留时间。
我公司催化进料缓冲罐以目前的进料速度计算,大概有50min的停留时间。
2.催化裂化原料进喷嘴前需要预热,降低原料油的粘度,保证雾化效果。
原料油越重需要越高的预热温度,以降低粘度。
过高的温度会降低剂油比,对产品分布有一定影响。
六、进料喷嘴—提升管:1.大多数FCC装置进料喷嘴是“升高”型的,位于提升管底部之上5-12m的位置(我公司约7m),提供催化剂分散流化空间。
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1再生动力学1.1催化剂上的焦炭1)焦炭的化学组成催化剂上的焦炭来源于四个方面:⑴在酸性中心上由催化裂化反应生成的焦炭;⑵由原料中高沸点、高碱性化合物在催化剂表面吸附,经过缩合反应生成的焦炭;⑶因汽提段汽提不完全而残留在催化剂上的重质烃类,是一种富氢焦炭;⑷由于镍、钒等重金属沉积在催化剂表面上造成催化剂中毒,促使脱氢和缩合反应的加剧,而产生的次生焦炭;或者是由于催化剂的活性中心被堵塞和中和,所导致的过度热裂化反应所生成的焦炭。
上述四种来源的焦炭通常被分别称为催化焦、附加焦(也称为原料焦)、剂油比焦(也称为可汽提焦)和污染焦。
实际上,这四种来源的焦炭在催化剂上是无法辩认的。
所谓“焦炭”并不是具有严格的固定组成和结构的物质。
它不是纯碳,一般主要由碳和氢组成,是高度缩合的碳氢化合物,但碳和氢的比例受多种因素的影响,有相当大的变化范围。
影响H/C的因素主要有:催化剂、原料、反应温度、反应时间及汽提条件等。
对一定的催化剂和原料,影响焦炭H/C的主要因素是反应温度和反应时间(或结焦量)。
普遍认为,反应温度越高,焦炭的H/C越小,即焦炭中氢含量越低。
反应时间加长也有同样的影响。
在硅酸铝催化剂上用多种单体烃和轻瓦斯油进行催化裂化反应试验,结果表明所得焦炭的H/C不相同,而在0.4~0.9之间变化。
除碳和氢外,焦炭中还可能含有硫、氮、氧等杂原子,这主要决定于原料的杂原子化合物的含量。
应该指出,焦炭的化学组成,是焦炭的一个重要性质,尤其是C/H,对再生器的操作,特别是对装置的热平衡具有重要意义。
但很遗憾,焦炭的C/H很难测定准确,主要是氢含量很难测准,因为一般用燃烧法测定生成的水量,而水量难以测准,而且在燃烧过程中催化剂结构本身也可能放出一部分水,因而造成实验误差。
在生产装置上,一般还是以测定烟气中CO、CO2和O2的组成,利用焦炭在空气中燃烧时的元素平衡等计算焦炭中的C/H比。
2)焦炭的结构前面谈到焦炭的化学组成是不均匀的,而焦炭的结构与其组成密切相关,可以想象,焦炭的结构也是不均匀的,实际研究结果也证明了这一点,而且结构问题比组成更为复杂。
第六节 反应—再生系统 P365一、反应器P3661、床层反应器(在催化裂化中已淘汰)各段结构和作用:密相段、稀相段、汽提段。
ÈË×°½¹ÕôÆûÌáÕôÆûÔÁϺʹ߻¯¼Á´µÉ¨ÕôÓÍÆø½¹°åͼ¼òͼ2、提升管反应器气管旋风分离器速分离器降器升管反应器提段形挡板水斜管图6-56 提升管反应器及沉降器简图⑴型式及结构直立式:用于高低并列式装置 折叠式:用于同轴式装置提升管制成两段或三段不同直径,设两个进料口;下部为预提升段(气速>1.5m/s)。
沿提升管装有人孔、热电偶管、测压管、采样口等。
下进料口事故蒸汽人孔附图 提升管预提升段⑵直径和长度直径由气体线速度计算,长度由反应所需时间确定。
入口线速:4~7m/s; 出口线速:12~18m/s。
停留时间:τ=L/u平;u平=(u出-u入)/ln(u出/u入)一般停留时间2~4秒。
中止反应技术:P367图9-30⑶提升管出口设快速分离装置,油气与催化剂快速分离(a)伞帽:分离效率约60~70%(b)倒L型弯头:分离效率约70~80%(c)T型弯头:分离效率~85%(d)粗旋风分离器:分离效率可达98%以上(常用)(e)弹射式快速分离器:分离效率大于90%(f)垂直齿缝式快速分离器(a)(b)(c)(d)(e)(f)同时要缩短油气在高温下的停留时间,以减少二次反应(热裂化反应)。
第六章催化裂化现状:(1).对轻质燃料和石油化工原料需求增长(2). 原油重质化油品的轻(重)质化通过? ?指标体现重油轻质化加氢脱碳一、催化裂化(FCC)1、概述重油轻质化的核心工艺之一。
第一套催化裂化装置1942年5月在美国投产。
至2007年底,我国催化裂化年加工能力超过1.2亿吨(仅次于美国2.8亿吨/年),且大多是重油催化(我国2005年掺炼VR 36.5 %,国外一般仅为15~20% )。
提供了约80%的成品汽油、约1/3的成品柴油,40%的丙烯,柴汽比约0.7:1。
2. 原理重质油在分子筛催化剂、~500℃、近常压的环境下,按正碳离子机理发生裂解反应,生成轻质油、气体和焦炭。
总体上为平行-顺序反应。
反应类型:裂解、异构化、芳构化、氢转移、缩合反应-再生系统12-18m/s 不会吧?循环(~700℃)掺炼减压渣油或脱沥青油加氢后渣油掺炼焦化蜡油VGO原料掺炼常压渣油裂化气(干气+液化气)汽油柴油焦炭(不作产品)产物产物特点干气C1-C2,含有10~20%的乙烯,它不仅可作为燃料,还可作生产乙苯、制氢等的原料。
液化气C3-C4,烯烃含量高(约占50%),平均30%以上的丙烯来自RFCC,我国约40%,丁烯作石化原料和合成高辛烷值汽油原料汽油辛烷值较高(RON~90)柴油十六烷值低(~30)且安定性差FCC是炼油-化工一体化的核心工艺之一硫含量高3.工艺流程富气柴油油浆•分馏点(一)分馏塔底设有脱过热段•进料是带有催化剂粉尘的过热油气,因此,分馏塔底设有脱过热段。
用经过冷却到280℃左右的循环油浆与反应油气经过人字挡板逆流接触,它的作用一方面洗掉反应油气中携带的催化剂,避免堵塞塔盘,另一方面回收反应油气的过剩热量,使油气由过热状态变为饱和状态以进行分馏。
•所以脱过热段又称为冲洗冷却段。
点•(二)全塔的剩余热量大而且产品的分离精确度要求比较容易满足。
因此一般设有多个循环回流:塔顶循环回流、一至两个中段循环回流、油浆循环回流。
催化裂化反应再生系统流程
1. 新鲜原料油经换热后与回炼油浆混合,经加热炉加热至180-320℃后至催化裂化提升管反应器下部的喷嘴。
2. 原料油由蒸气雾化并喷入提升管内,在其中与来自再生器的高温催化剂(600-750℃)接触,随即汽化并进行反应。
3. 油气在提升管内的停留时间很短,一般只有几秒钟。
反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开沉降器去分馏塔。
4. 积有焦炭的催化剂(称待生催化剂)由沉降器落入下面的汽提段。
汽提段内装有多层人字形挡板并在底部通入过热水蒸气,待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的空间内的油气被水蒸气置换出而返回上部。
5. 经汽提后的待生催化剂通过待生斜管进人再生器。
再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭,使催化剂的活性得以恢复。
6. 再生后的催化剂(称再生催化剂)落人淹流管,经再生斜管送回反应器循环使用。
再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后,经双动滑阀排人大气。
过程控制综合实践催化裂化装置反应再生部分控制系统设计第十二组目录第一章系统分析 (1)一、工艺流程 (1)二、控制需求分析 (2)三、对象特性分析 (2)1.控制系统特点 (2)2.控制系统扰动 (2)3.控制难点 (2)第二章控制系统详细的设计 (3)一、系统变量设置 (3)二、控制回路设计 (3)三、安全联锁报警设计 (4)四、I/O表 (5)第三章设备选型与图纸绘制 (6)一、控制器选型 (6)二、调节阀选型 (6)三、测量变送装置选型 (7)四、PLC接线图 (7)1.CPU224接线端子图 (7)2.EM235接线端子图 (8)3.控制柜接线图 (8)4.控制柜柜门设计图 (9)五、系统图纸绘制 (9)1.P&ID图图纸规格 (9)2.P&ID图的内容 (9)3.P&ID图中设备 (10)4.P&ID图中管道 (10)5.P&ID图代号和图例 (10)6.其它 (10)第四章MATLAB仿真研究 (11)一、基于MATLAB的控制对象仿真 (11)1.参考模型FCC——Linear (11)2.对象特性的阶跃响应测试 (12)二、数字控制器的设计 (12)三、控制参数对控制性能的影响及参数整定 (13)1.PID的三个调整参数对控制系统的影响 (13)2.参数整定结果 (14)第五章MATLAB与组态王的DDE连接 (17)一、动态数据交换 (17)二、组态王DDE功能 (17)三、MATLAB与组态王建立连接 (17)第六章组态王监控软件的详细设计 (20)一、组态王监控软件的界面设计 (20)二、监控软件功能设计 (20)1.工艺流程画面 (20)2.总体实时监控画面 (21)3.各个回路独立监控画面 (21)4.数据报表画面 (22)5.报警画面及报警查询画面 (23)6.总控制室画面 (23)7.标签画面 (23)三、设计过程 (23)1.建立组态王新工程 (23)2.创建组态画面 (24)3.定义I/O设备 (24)4.构造数据库 (24)5.建立动画连接 (24)6.运行和调试 (24)第七章实验结果及分析 (25)一、系统使用流程 (25)二、实际运行效果 (25)1.阶跃响应实时曲线 (26)2.性能指标整理 (26)3.鲁棒性实验 (27)三、控制系统性能分析 (28)1.控制方案优点 (28)2.控制方案缺点 (28)3.模型改进 (29)第八章感受和建议 (30)一、设计感受 (30)二、遇到的一些问题 (30)第一章系统分析催化裂化(Fluid Catalytic Cracking)是原油二次加工的核心工艺。