本文格式为Word版，下载可任意编辑催化裂化工艺计算与技术分析之绪论 第一章 绪论 第一章 绪 论 第一节 催化裂化技术的进展历程 一 催化裂化历史的回想 催化裂化的研究可以追溯到19世纪90年头，当时Gulf石油公司的炼油界先驱者McAfee在测验室察觉采用三氯化铝作催化剂可以促进裂化回响，从而提高汽油产率Gulf石油公司据此于1915年建立了第一套工业打扮置，可能是由于催化剂昂贵以及回收困难等理由而没有在工业上广泛采用 采用固体酸性催化剂的Houdry催化裂化工艺的开发是炼油技术中的一个空前成就这一成果很快引起一些大的石油公司的留神当时美国的Vacuum石油公司（即后来的Mobil公司）将Houdry工程师从法国请来，组建了HPC公司（Houdry),并于1931年在Paulsboro炼厂建成3500t/a的中型装置，取得了工业化数据1936年4月6日，第一套100kt/a的固定床催化裂化工业装置在Paulsboro开头运转，这是具有历史意义的事情 固定床催化裂打扮置的原那么流程图见图1-1 图1-1 早期Houdry装置原那么流程图 固定床催化裂化存在一系列无法抑制的缺点：设备布局繁杂，操作繁琐，操纵困难。
为抑制固定床工艺的缺点，实现催化剂在回响和再生操作之间的循环，移动床催化裂化工艺应运而生最初的移动床催化裂化工业装置由Socony Vacuum石油公司建成，并定名为Thermofor Catalytic Cracking(TCC),Thermofor催化裂化是借用的曾用于烧除在润滑油渗滤时沉积在白土上的焦炭的再生炉1943年Mognolia石油公司在Texas的Beaumont炼厂投产了一套500kt/a TCC装置，其原那么流程见图1-2 图1-2 TCC装置原那么流程图 1944年小球合成硅铝催化剂的开发是催化裂化过程的重大提升，但还存在机械斗式提升的缺点，剂油比只能保持1.5左右，而且只能采用气相进料 1948年HPC公司开发了Houdriflow移动床催化裂化过程，并于1950年投产了第一套350kt/a工业打扮置，位于Sun公司的Toledo炼油厂其主要特点是回响器放在再生器顶部，其示意流程图见图1-3 移动床催化裂化是一项设计奇迹，1950年前后是其最为光芒的年头，曾经与流化催化裂化平分秋色然而，移动床虽然高明地解决了催化剂在回响器和再生器间的移动问题，却忽略了催化剂颗粒过大带来的传质阻力（粒径2～4mm），因此被突飞猛进进展的流化催化裂化逐步取代。
图1-3 Houdriflow移动床催化裂打扮置原那么流程图 流化催化裂化的开发最初是从螺旋输送粉剂这一重大开发工程开头的，粉剂的应用是研发流化催化裂化和各种流化床的关键 早在本世纪二十年头，美国麻省理工学院的W.K.Lewis就提出“利用磨粉催化剂沉降分开的特性，采用一种密相流化床” 其次次世界大战开头后，为生产战时所需要的大量航空汽油和车用汽油，催化裂化加快了进展步伐 1 第一章 绪论 第一套I型流化催化裂打扮置于1942年在Standard(N.J)石油公司的Baton Rouge炼油厂投产，处理量为630kt/a，其原那么流程图见图1-4 图1-4 I型流化催化裂打扮置原那么流程图 I型流化催化裂化推出之后，技术上不断提升，并分别于1944年和1947年开发了Ⅱ型和Ⅲ型，Ⅱ型由Standard石油公司的Baton Rouge炼油厂投产，Ⅲ型由Standard(N.J)推出投产Ⅱ型和Ⅲ型的原那么流程图分别见图1-5和图1-6 图1-5 Ⅱ型流化催化裂打扮置原那么流程图 图1-6 Ⅲ型流化催化裂打扮置原那么流程图 Ⅲ型建成的套数最多，1967年在美国Baytown炼油厂建成的单套处理才能为6Mt/a的Ⅲ型装置，是最大的流化催化裂打扮置之一。
其回响器直径为13.7m，再生器直径为19.5m，分馏塔直径为10.4m 1952年，ESSO公司设计的第一套Ⅳ型流化催化裂打扮置投产，其原那么流程图见图1-7 图1-7 Ⅳ型催化裂打扮置原那么流程图 Ⅳ型装置的主要特点有： （1）催化剂用U型管密相输送； （2）两器间的催化剂循环主要靠变更U型管两端的催化剂密度来调理； （3）催化剂进再生器不是通过分布板，而是直接由密相提升管送入分布板上的流化床，因此可以减小分布板的磨蚀； （4）装置高度降低到32～36m 50年头前后是采用密相床回响器的流化催化裂化的昌盛时期，不少大的石油公司纷纷推出了自己的两器配置形式，使采用密相流化床回响器的催化裂化技术趋向成熟 随着裂化催化剂工艺的提升，采用提升管回响器的催化裂化技术呼之欲出早在50年头中期，UOP公司就推广直提升管上下并列式装置设计，这种装置实际上已接近于现代的提升管装置，它可采用密相操作，也可以在催化剂床层低到汽提段内的处境下操作，其原那么流程示意图如图1-8所示随着后来沸石催化剂的富有革命性的推出，这种型式即蜕变成全提升管催化裂化工艺。
图1-8 UOP上下并列式装置原那么流程图 二 催化裂化进展现状 自沸石催化剂的推出和提升管回响器的地位确定以后，经过各大公司的不懈努力，催化裂化工艺不断提升，分别推出了代表当今水平的各自独特的装置构型 （一）Kellogg公司 重油催化裂化（HOC）是Kellogg公司推出的技术，这种装置和垂直外提升管经横管与分开器相通，其出口有粗旋风分开器再生器装有内取热盘管和外取热器，催化剂循环由塞阀操纵正流式布置两器是 2 第一章 绪论 Kellogg公司的一贯风格，HOC装置也保持了正流式布局其原那么流程见图1-9 图1-9 提升后的HOC装置原那么流程图 （二）UOP 公司 为了最大限度地表达沸石催化剂的优越性，UOP公司设计了高效再生流化催化裂打扮置，如图1-10所示其特点是：提升管出口装有催化剂和油气的快速分开设施，以裁减其接触时间，并降低回响器内旋风分开器的催化剂负荷；外形独特的快速床再生器（烧焦罐）能使空气和催化剂接触良好，大幅度地提高了烧焦强度；这种装置裁减了催化剂藏量，为维持催化剂活性所需参与的崭新催化剂量可以裁减。
图1-10 UOP公司的高效再生流化催化裂打扮置原那么流程图 图1-11 RCC装置原那么流程图 RCC技术也是以UOP公司为主开发的一种工艺，其原那么流程图见图1-11其技术特点是：再生器为两段逆流再生，第一段采用逆流烧焦不完全再生，焦炭中的全部氢和80%～90%的碳被烧掉其次段采用高氧完全再生，使再生催化剂含炭量降到0.05%以下；催化剂上的重金属是通过高温烃类气流和水蒸汽作用而达成钝化的；采用新的雾化喷咀，较低的回响压力，注入稀释剂，尽量缩短回响时间，以裁减生焦，提高液体产品收率；提升管出口设有效果较好的弹射式快分，以裁减二次回响；再生器设置有下流式外取热器 90年头初UOP公司又推出了CCC工艺（可操纵的催化裂化）可操纵的催化裂化集工艺设计、催化剂配方和工艺操作条件之大成，以生产质量最好的产品 CCC工艺的特点是：采用平推流提升管回响器和提升管出口与旋风分开器直接连接等措施，在促进所要求的一次回响和有关的二次回响的同时，操纵不需要的二次回响、再裂化回响和热裂化回响；采用新的多段挡板汽提段，提高了汽提效率；采用一段或二段再生器，可根据需要装设外取热器，一段再生器为烧焦罐，二段再生器与RCC工艺一致。
用于老装置改造的还可采用如图1-12所示的流程 图1-12 可操纵的催化裂打扮置用于老装置改造的原那么流程 （三）Shell石油公司 1988年Shell石油公司投产了第一套重油催化裂打扮置（见图1-13）其特点为：采用高效进料催化剂混合系统以及短接触时间的提升管回响器，使之降低焦炭和气体生成量，同时使用了钝化剂；采用分段汽提，包括从分开出来的催化剂中急速汽提出烃类和其次段汽提器中高效地解吸出剩余的烃类；采用高效再生器限制焦炭的放热量，允许热量以CO的形式传递给CO锅炉；采用性能稳当的取热器，调理装置的热平衡 图1-13 Shell公司第一套重油催化裂打扮置 Shell公司以后设计的两套渣油催化裂打扮置分别在1991年和1992年投产，见图1-14，其特点有：减小沉降段尺寸，使提升管出口至分馏塔间油气停留时间仅3秒；再生器只设一级旋风分开器，而且采用 3 第一章 绪论 旋流管式分开器1998年在英格兰Stanlow投产的由Shell公司设计的外提升管催化裂打扮置包括有该公司的专有技术：如进料喷嘴、提升管内构件、提升管末端装置、预汽提旋分器、多级汽提器和高效再生器等。
图1-14 Shell 公司的渣油催化裂打扮置 （四）Stone & Webster公司 Stone & Webster公司（SWEC）1981年在Arkansas城炼油厂建成投产一套处理量为0.9Mt/a的重油催化裂打扮置，增设了其次再生器，掺炼渣油的比例提高到30%～40%，曾试验过5种不同形式的进料喷嘴1982年该公司又将Ardmore炼油厂的同轴式催化裂打扮置改成重油催化裂化工艺，新设叠置式两段再生器及回响器，采用了最先进的进料喷嘴及其它技术成果，其原那么流程如图1-15所示其特点有： （1）认为原料中的残炭与生焦率无关，当处理残炭1%～5.5%的原料时，生焦率为6%～7%，装置不设取热设施 （2）采用两个再生器举行再生催化剂从第一再生器到其次再生器，两个再生器的烟气自成系统其次再生器的旋风分开器设在器外，再生器内无其它构件，可承受高温 （3）使用金属钝化剂，效果较好 （4）要求原料中氢含量在12%较好，最低为11.8% （5）使用了高效雾化喷嘴 （6）推举采用超稳沸石（USY）催化剂 图1-15 SWEC的RFCC装置原那么流程 （五） 其他公司 除了上述几个公司近年来取得的进展外，还有几个公司在催化裂化方面也取得了令人瞩目的进展。
EXXON公司的FLEXICRACKING ⅢR也是上下并列式装置，采用单级再生、提升的分布板，回响系统采用高效的与提升管直连的密闭式旋风分开系统、独特的进料喷嘴和专有的汽提段1998年已有17套装置建成投产，一些老装置也已改造成这种装置 Lumus公司开发的催化裂打扮置1998年已有13套建成投产在设计中采用了先进的回响系统和高效催化剂汽提器，以及专有的进料喷嘴再生系统为快速床单段再生 一种采用被称为下一代催化裂化（NEXCC）技术的催化裂打扮置将在芬兰的Neste Oy公司实现工业化，它采用两个组合的循环流化床回响器，其中一个作为裂化回响器，另一个作为催。