重油催化裂化优化技术

重油催化裂化反应系统的改进与优化
FCC催化裂化提升管反应系统简介
流化床催化裂化(简称FCC)反应属于非扩散控制的气相化学反应，其特点是平行顺序反应，同时还发生烃类的异构化、芳构化、加氢和叠合反应等。

随着催化剂技术的不断发展，由床层反应逐渐过渡到提升管反应，裂化速度主要取决于吸附和化学反应的速度。

与此同时，裂化原料不断重质化，要求轻质油收率不断上升，因此提升管内的线速不断增加，反应时间逐渐变短，气固流态的变化引起提升管壳体受力情况的变化。

由于反应温度和反应压力影响转化率，因而是决定装置处理量的重要指标，其大小对提升管壳体的一次薄膜应力值起决定作用，而热变形造成的应力更是决定整个提升管系统应力水平的主要因素。

提升管与再生器和沉降器(以下简称两器)的连接部位以及提升管壳体的转弯部位由于结构形状的突变极易形成整个提升管系
统的薄弱环节。

传统的单提升管反应器
传统的单提升管催化裂化装置的反应一再生系统的基本形式有两种:并列式(常用)和同轴式，是根据反应系统的沉降器和再生器的排列方式而分的。

并列式提升管催化裂化装置的基本工作原理是:原料油和回炼油混合，经加热炉预热后至提升管下部的喷嘴经蒸汽雾化喷入提升管中和高温再生剂接触并迅速发生反应。

反应产物经旋风分离
器分离出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。

积有焦炭的催化剂由沉降器落入下面的汽提段，经汽提后通过斜管进入再生器。

再生器的作用是烧掉催化剂上的焦炭，使得催化剂的活性得以恢复，再生催化剂落入溢流管，经再生斜管送入反应器中循环使用。

同轴式提升管催化裂化的工作原理则和并列式不同。

以Kel1099公司开发的同轴式反应——再生系统为例，其特点是将沉降器和再生器重叠，采用塞阀调节催化剂的循环量。

原料油和再生催化剂以8~18m/s的速度向上经过提升管反应器，在提升管反应器出口处，催化剂和油气快速分离。

反应油气经旋风分离器后离开沉降器，催化剂向下流动经汽提段
进入下面的再生器。

提升管反应器设计原则提升管结构设计一般有2条原则，第一是使提升管具有适当的柔性，并要满足强度和衬里使用的要求。

第二是合理设置支吊架，并要正确地安装。

这就表明，在提升管结构设计中应设法提高提升管系统的整体柔性，合理设置支吊架来降低提升管整体应力水平以及连接和
转弯处的局部应力。

改进后的提升管反应系统设计的改进
更换提升管反应器
为增产液化石油气和丙烯除采用多产丙烯催化剂外，还需配合较长的反应时间，较大的剂油比和较高的反应温度以达到所需的反应深
度。

改造后的提升管反应器通过适当增加预提升段长度，催化剂有足够的距离形成活塞流的形式向上运动，在一定程度上改进了催化剂的流动状态，保证了催化剂和油气均匀接触。

为保证所需要的反应时间和较合理的反应线速，将提升管反应器内径扩大。

提升管的改进
提升管出口快分改为2组粗旋为使油气与催化剂快速分离，减少过裂化反应，将提升管出口三叶碟型快分装置改为2组粗旋。

在提升管出口设置效率高的粗旋，并将粗旋升气管延伸至沉降器旋风分离器入口处，实现粗旋与单级旋风分离器“软连接”，减少反应油气反应后在沉降器的停留时间，减少热裂化反应，从而有效降低干气产率。

2.2.3第一再生器增设固定式格栅第一再生器催化剂床层的上半部设置格栅，使床层上部的大气泡破碎成小气泡，强化主风与催化剂之间接触，提高烧焦强度，同时能降低催化剂的稀相饱和携带量，减
少催化剂的跑损。

第二再生器增加蒸汽过热盘管
反应油气在低温时会出现冷凝，并粘附在催化剂和沉降器内构件表面，逐步缩合直至形成焦炭。

为避免或减轻沉降器内出现油气结焦的情况发生，采用将过热蒸汽经第二再生器升温后进沉降器作为气体
蒸汽和防焦蒸汽。

塔类的改进
(1)分馏塔。

由于液化石油气产率的大幅提高，反应油气中的轻组分增多，分馏塔的上部的分离难度增加、负荷增加。

本次改造将分馏塔上部塔板更换为效率高、操作弹性大的ADV矩形微分浮阀塔盘，以满足汽油
和轻柴油的分离要求。

(2)解吸塔
解吸塔下部、稳定塔下部更换效率高、操作弹性大的ADV矩形
微分浮阀塔盘。

2.3提升管反应系统改进前后操作参数及产品分布情况的对比改造前使用的催化剂主要有RAG一1、CC一20D以及GO-Rll，改造后除在开工期间使用以前卸出的平衡剂，主要使用MLC500催化剂。

从表2.1和表2.2中可以看出，相对于提升管反应器改造前，改造后提升管出口温度只有499℃，反应温度下降巧℃，但回炼油和回炼油浆量分别为6.5比和1.2比，明显的低于改造前回炼油和回炼油浆量分别为8.9和.79比。

产品分布与改造前相比，汽油产率为45.45%，增加了2.12个百分点;液体石油气产率为13.41%，增加了0.28个百分点;焦炭产率为8.75%，增加了0.15个百分点;轻柴油产率为25.66%，减少了1.23个百分点;干气产率为3.21%下降了0.41
个百分点，总液体收率为84.52%，增加了1.17个百分点。

焦炭和干气产率增加的原因可能是原料油性质的差异和过高的反应苛刻性。

主要介绍了提升管反应系统的主要改进内容以及改造前后原料性质、催化剂性质、操作参数及产品分布情况的对比。

反应系统的主要改进内容为①改造提升管反应器;②改变提升管出口快分装置，使油气与催化剂迅速分离，减少过裂化反应。

③第一再生器增设合金钢固定式格栅;④第二再生器增加蒸汽过热盘管。

⑤分馏塔和再吸收塔将塔盘改为效率高和操作弹性大的AOV微分浮阀塔盘，以满足由于液化石油气产率大幅度提高造成塔负荷增加的需要。

改造前后原料性质、催化剂性质、操作参数及产品分布均有相应的改变。

与改造前FCC工艺相比，改造后的MPI工艺使提升管出口温度只有499℃，反应温度，回炼油和回炼油浆量低于改造前回炼油和回炼油浆量，汽油产率、液体石油气产率、总液体收率都有不同程度的提高。

串联提升管反应器简介
石油大学开发的用于催化裂化的两段提升管反应器，形成了两段提升管催化裂化技术，该技术打破了原有单段提升管反应器的结构和反应一再生系统流程，采用尺寸优化的两段提升管反应器构成新的反应一再生系统。

该技术的核心是段间更换再生催化剂、实现分段反应，借助催化剂的整体活性的选择性的提高，强化催化作用，达到提高转化深度、改善产品分布和提高产品质量的目的。

目前工业上所使用的主要是TSRFCC一1型工艺，就是原料经过第一段反应后，段
间抽出柴油和液化石油气作为最终产品，这样一来，可以最大限度地减少柴油组分的裂化，同时也为第二段提升管内的重油裂化提供了更加有利的条件。

由于将传统提升管改成两段，可以根据原料性质、生产目的选择合适的条件，使得两段提升管工艺具有非凡的灵活性和可调性，再加上适宜的催化剂，可派生出各种不同功能的专用催化裂化技术。

例如可以确定是否将汽油回炼，若汽油中烯烃含量过高，可以让全部或部分汽油和剩余重油(回炼油和回炼油浆)一起进入第二段提升管反应器和再生催化剂接触继续进行反应。

汽油与新鲜催化剂接触，汽油中的烯烃有效进行裂化、氢转移和异构化等反应，最终达到降低烯烃含量、改善汽油性质的目的;如果汽油降烯烃改质不迫切，则不需要将汽油回炼，只将回炼油和回炼油浆作为第二段提升管反应器的进料，从而提高整个装置处理量和汽油、柴油等目的产品收率。

生产清洁汽油组分的催化裂化新工艺MPI技术1361也是在保留提升管反应器开始的高反应强度的基础上，设计了具有两个反应区的反应器。

它是将第一反应区设在底部为现有的提升管反应器，油气和高温催化剂在这里发生剧烈的催化裂化反应，主要是高温、短反应时间的一次裂解反应，采用高温和大剂油比，经短停留时间后反应产生的较多的烯烃和处理以后的原料油进入管径扩大的第二反应器底部，降低了油气和催化剂的流动速度。

在这里可以注入急冷介质和采取其它措施，降低该区反应温度，使得反应向所希望的方向进行，低温对氢转移和异构化反应有利。

在这里停留时间较长，使得汽油中的异构烷烃和芳烃增加，然后进入径向收缩的出口区。

该区和常规提升管反应器
的出口部分类似，该处的停留时间也比较短，作用也是要抑制过裂化反应和增加线速，使产品迅速进入气固分离系统。

中试结果表明:MPI 工艺用于汽油改质时，与普通催化裂化FCC工艺相比较，汽油烯烃含量均降低，烷烃(主要是异构烷烃)含量、芳烃含量、诱导期和MON 都有不同程度增加。

在第二段更换催化剂种类的提升管反应器方面采用一种改进了的两段催化裂化方法，进一步改善了产品分布和产品质
量。

重油催化裂化反应系统的改进与优化
专业班级：化工1002
姓名：王永伟
学号：17。