重质油化学与加工

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1、重质油化学与加工重质油化学与加工Heavy Oil Chemistry and ProcessingHeavy Oil Chemistry and Processing1 1、重质油化学、重质油化学2 2、重质油加工、重质油加工重质油热转化重质油热转化重质油催化裂化重质油催化裂化重质油催化加氢重质油催化加氢重质油溶剂萃取脱沥青重质油溶剂萃取脱沥青第五章 重油催化裂化5.1 5.1 催化裂化的基本情况催化裂化的基本情况 5.1 5.1 催化裂化的基本情况催化裂化的基本情况 催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一！催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一！热裂化热裂化 技术落后，被淘汰；技术落后，被

2、淘汰； 焦焦 化化 适合加工减压渣油；适合加工减压渣油； 加氢裂化加氢裂化 技术先进，产品收率高，质量好，技术先进，产品收率高，质量好，但设备投资大，操作费用高，氢气但设备投资大，操作费用高，氢气来源有困难；来源有困难； 催化裂化催化裂化 主要手段主要手段（流化催化裂化，（流化催化裂化，Fluid Catalytic Cracking, Fluid Catalytic Cracking, 简称简称FCCFCC）我国商品汽油有我国商品汽油有80%80%、柴油有、柴油有33%33%来自催化裂化来自催化裂化 我国原油加工能力我国原油加工能力2.7 2.7 亿吨亿吨/ /年，其中催化裂化超过年，其中催

3、化裂化超过 1 1亿吨亿吨/ /年，占年，占3636。一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 催化裂化装置一般由三个部分组成：催化裂化装置一般由三个部分组成：1 1、反应再生系统、反应再生系统2 2、分馏系统、分馏系统3 3、吸收稳定系统、吸收稳定系统一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 1 1反应再生系统反应再生系统反反 应：应：催化裂化反应，一方面发生分解反应生成催化裂化反应，一方面发生分解反应生成气体、汽油等小分子产物；另一方面同气体、汽油等小分子产物；另一方面同时发生缩合反应生成焦炭，沉积在催化剂时发生缩合反应生成焦炭，沉积在催化剂表面，使催化剂活性下降。表面，使催化剂活

4、性下降。再再 生：生：用空气烧去催化剂表面积炭的过程。用空气烧去催化剂表面积炭的过程。一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 固定床固定床原料：原料： VGOVGO 催化剂：催化剂： 活性天活性天 然白土然白土特点特点（3030年代末）年代末） 1 1、设备复杂、设备复杂 2 2、操作繁琐、操作繁琐 3 3、质量不稳、质量不稳移动床移动床原料：原料： VGOVGO 催化剂：催化剂： 合成合成Si-Si- AlAl小球小球 特点特点（4040年代初）年代初） 1 1、反再连续、反再连续 2 2、补剂方便补剂方便 3 3、质量稳定、质量稳定流化床流化床原料：原料： VGOVGO 催化剂：催化

5、剂： 合成合成Si-Si- AlAl微球微球特点特点（4040年代初）年代初） 1 1、操作方便、操作方便 2 2、用热充分用热充分 3 3、结构简化、结构简化提升管提升管原料：原料： VGO+VRVGO+VR 催化剂：催化剂： 分子筛剂分子筛剂特点特点（6060年代初）年代初） 1 1、控制灵活、控制灵活 2 2、辛烷值高辛烷值高 3 3、选择性好、选择性好一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 1 1反应再生系统反应再生系统一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 1 1反应再生系统反应再生系统一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 1 1反应再生系统反应再生系统一、催化裂

6、化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 1 1反应再生系统反应再生系统（d d）提升管型）提升管型一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 1 1反应再生系统反应再生系统2 2提升管反应器提升管反应器一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 提升管反应系统提升管反应系统进料 喷嘴提 升 管 反 应 器出 口 快 分再生催化剂提升管反应器提升管反应器q 直径：由进料量决定。线速度：入口处47m/s；出口处1218m/s。q 高度：由反应时间确定：2.53.5s；q 提升管上端出口设有气固快速分离设备。q 下部对进料的雾化有较高的要求，尤其是重油FCC。 要迅速汽化、较高汽化率与催化剂均匀接触

7、。q 沉降器下段的汽提作用：减少油气损失，减小再生的 烧焦负荷。3 3再生器再生器一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 再生器再生器主要技术要求： 再生剂含碳低（一般要求低于0.2%，甚至要求达到0.05%0.01%）。 较高的烧焦强度：100250kg/t.h。 催化剂减活与磨损条件比较缓和。 易于操作，能耗和投资少。 能满足环境要求。再生器再生器q 上段稀相段，下部为密相段q 密相段的有效藏量：由烧碳负荷及烧碳强度决定。有效藏量是指处于烧碳环境中的藏量。q 密相区的直径：由空塔气速决定：采用较低气速时为：0.8 1.0m/s采用较高气速时为： 1.01.5m/sq 密相区的床层高度

8、一般为：57米。oo按两器关系分类：按两器关系分类：两器并列两器并列 两器同轴两器同轴oo按再生器的个数分类按再生器的个数分类单段再生单段再生 两段再生两段再生一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 3 3反应再生系统结构形式反应再生系统结构形式按再生器的型式分类按再生器的型式分类 床层再生床层再生 烧焦罐再生烧焦罐再生烧焦罐烧焦罐+ +床层再生床层再生 烧焦管烧焦管+ +床层再生床层再生 床层床层+ +床层再生床层再生 一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 3 3反应再生系统结构形式反应再生系统结构形式按提升管的型式分类按提升管的型式分类内提升管内提升管外提升管外提升管一、催化

9、裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 3 3反应再生系统结构形式反应再生系统结构形式按提升管的结构分类按提升管的结构分类单提升管反应器单提升管反应器双提升管反应器双提升管反应器提升管床层反应器提升管床层反应器两段提升管反应器两段提升管反应器一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 3 3反应再生系统结构形式反应再生系统结构形式按再生温度分类按再生温度分类 低温再生， 低温再生， 650650 中温再生， 中温再生， 650650690690 高温再生， 高温再生， 690690750750一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 3 3反应再生系统结构形式反应再生系统结构形式将反应油气

10、分离成将反应油气分离成裂化气裂化气（富气）、（富气）、粗汽油粗汽油（初馏点（初馏点200200）、轻柴油轻柴油（200200350350）、回炼油回炼油（350350500500）及及油浆油浆（500500）。一、催化裂化的工艺流程一、催化裂化的工艺流程 4 4分馏系统分馏系统将将裂化气裂化气（富气）和（富气）和粗汽油粗汽油（初馏点（初馏点200200）进一步进一步分离成分离成干气干气（H H2 2、H H2 2S S、C C1 1C C2 2）、液化气液化气（C C3 3C C4 4）及及稳定汽稳定汽油油（初馏点（初馏点200200） 。5 5吸收稳定系统吸收稳定系统二、催化裂化的原料和产物

11、二、催化裂化的原料和产物 类别类别原料来源原料来源特点特点 馏分油催化裂化馏分油催化裂化30306060年代年代 （原料（原料350350500500，C C2020CC3636）1.1.减压馏分油（减压馏分油（ 减二、三线、常减二、三线、常 四线）四线）2.2.焦化馏分油（焦焦化馏分油（焦 化汽、柴油）化汽、柴油）3.3.溶剂精制抽出油溶剂精制抽出油 1.1.含芳烃不多，易含芳烃不多，易 裂化，轻油收率高裂化，轻油收率高 ，优质催化料，优质催化料2.2.含芳烃较多，较难含芳烃较多，较难 裂化，不单独使用裂化，不单独使用3.3.含芳烃更多，更难含芳烃更多，更难 裂化，只能掺对用裂化，只能掺对用

12、 1 1、原、原 料料1 1、原、原 料料类别类别原料来源原料来源特点特点重油催化裂化重油催化裂化7070年代及以后年代及以后 （原料（原料350350或或500500，C C2020CC3636或更重的部分或更重的部分 ）1.1.常压重油常压重油2.2.减压渣油减压渣油1.1.最重的部分，除最重的部分，除 了多环、稠环芳烃了多环、稠环芳烃 外，含有胶质与沥外，含有胶质与沥 青质青质2.2.必须使用专门的催必须使用专门的催 化剂与相应的工艺化剂与相应的工艺 设备与条件。设备与条件。二、催化裂化的原料和产物二、催化裂化的原料和产物 4164030100510152025303540干气汽油焦炭干

13、气 液化气 汽油 柴油 焦炭2 2、产物分布、产物分布柴油液化气二、催化裂化的原料和产物二、催化裂化的原料和产物 1)1) 气体的组成以气体的组成以C3C3、C4C4为主，两者合计占气体的为主，两者合计占气体的80%80%，其中，其中 烯烃占烯烃占2/32/3，C4C4中相当部分是异构的。中相当部分是异构的。2)2) 汽油因含异构烷烃和芳烃较多而辛烷值较高；基本不含二烯汽油因含异构烷烃和芳烃较多而辛烷值较高；基本不含二烯 烃，稳定性较好。烃，稳定性较好。3)3) 柴油因含芳烃较多而十六烷值较低，需与直馏柴油调合使用柴油因含芳烃较多而十六烷值较低，需与直馏柴油调合使用 。4)4) 由于烯烃和稠环

14、芳烃不断脱氢缩合，必然形成高度缩合的产由于烯烃和稠环芳烃不断脱氢缩合，必然形成高度缩合的产 物焦炭（在催化剂表面）。物焦炭（在催化剂表面）。 3 3、产物特性、产物特性二、催化裂化的原料和产物二、催化裂化的原料和产物 1 1）烷）烷 烃烃烷烃主要发生分解反应，生成较小分子的烷烃和烯烃，生烷烃主要发生分解反应，生成较小分子的烷烃和烯烃，生成的烷烃又可分解成更小的分子。成的烷烃又可分解成更小的分子。烷烃分解多从中间的烷烃分解多从中间的C-CC-C键断裂，而且分子越大越易断裂键断裂，而且分子越大越易断裂。碳数相同的链状烃中，异构烷烃比正构烷烃易分解。碳数相同的链状烃中，异构烷烃比正构烷烃易分解。 三、石油烃类的催化裂化反应三、石油烃类的催化裂化反应1 1、单体烃的催化裂化反应、单体烃的催化裂化反应C C1616H H3434C C8 8H H1616 + C+ C8 8H H18182 2）烯）烯 烃烃烯烃的主要反应也是分解反应，但还有一些其它重要反应烯烃的主要反应也是分解反应，但还有一些其它重要反应。1 1、单体烃的催化裂化反应、单体烃的催化裂化反应（1 1）分解反应）分解反应qq 分解为两个较小分子的烯烃分解为两个较小分子的烯烃qq 烯烃的分解反应比烷烃快烯烃的分解反应比烷烃快qq 大分子烯烃分解快于小分子大分子烯烃分解快于小分子qq