催化联合装置培训课件

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1、催化联合装置培训课件 中石油云南石化 催化联合装置 中石油云南石化 了解重油加工和重油催化裂化装置的根本情况 中石油云南石化 催化联合装置由四套装置构成 1催化裂化装置 2双脱联合装置 3气分装置 4MTBE装置 催化联合装置与常减压联合装置包括常减压装置和轻烃回收装置组成生产一部联合装置 中石油云南石化 催化联合装置的生产过程 1催化裂化装置 加氢渣油来自渣油加氢装置作为催化裂化装置的原料 催化裂化装置组成 反响-再生局部常规提升管UOPVSS成套技术-LPEC快速床湍流床再生技术 主风机及烟气能量回收局部 分馏吸收稳定局部 含气压机局部 产汽及余热回收局部 烟气脱硫脱硝局部 经过催化裂化装

2、置后的产品 干气进入双脱联合装置脱硫进厂瓦斯管网 液化气进入双脱联合装置脱硫脱硫醇合格的液化气产品到气分装置 汽油进入催化汽油加氢装置 柴油进入催化柴油加氢装置 焦炭催化裂化装置再生系统消耗 油浆经油浆过滤器后作为焦化装置的一局部原料 中石油云南石化 催化联合装置的生产过程 2双脱联合装置 双脱联合装置含有五套装置 催化干气脱硫装置 加工催化裂化装置来的干气组分脱除H2S 轻烃回收干气脱硫装置 加工轻烃回收装置来的干气组分脱除H2S 火炬气脱硫装置 加工火炬气柜装置来的干气组分脱除H2S 催化液化气脱硫脱硫醇装置 加工催化裂化装置来的液化气组分脱除H2S和硫醇合格的液化气产品到气分装置 轻烃回

3、收液化气脱硫脱硫醇装置 加工轻烃回收装置来的液化气组分脱除H2S和硫醇合格的液化气产品送罐区储存 中石油云南石化 催化联合装置的生产过程 3气分装置 气分装置含有脱丙烷塔脱乙烷塔丙烯-丙烷塔和轻重碳四别离塔 从催化液化气脱硫脱硫醇装置来的质量合格催化液化气进入气分装置得到的产品 丙烷质量合格送罐区储存 丙烯经装置内的丙烯精脱硫单元后送罐区储存 混合碳四经轻重碳四别离后轻碳四作为MT BE装置的原料重碳四作为产品送罐区储存 4MTBE装置 MTBE装置包含醚化反响器催化反响分馏塔和甲醇回收萃取单元 从气分装置中得到的轻碳四组分或混合碳四到MTBE装置得到的产品 MTBE高辛烷值汽油组分 轻碳四或

4、混合碳四合格产品 中石油云南石化 催化裂化装置概述 催化裂化是炼油工业中重要的二次加工过程是重油轻质化的重要手段它是使原料油在适宜的温度压力和催化剂存在的条件下进行分解异构化氢转移芳构化缩合等一系列化学反响 原料油转化成气体汽油柴油等主要产品及油浆焦炭的生产过程 催化裂化的原料油来源广泛主要是常减压的馏分油常压渣油减压渣油及丙烷脱沥青油蜡膏蜡下油等随着石油资源的短缺和原油 的日趋变重重油催化裂化有了较快的开展处理的原料可以是全常渣甚至是全减渣在硫含量较高时 那么需用加氢脱硫装置进行处理提供催化原料催化裂化过程具有轻质油收率高汽油辛烷值较高气 体产品中烯烃含量高等特点 云南石化重油催化裂化装置由

5、洛阳石化工程公司设计是目前国内最大的催化裂化装置之一催化裂化装置设计规模330万吨年年开工时数8400小时操作弹性60110烟气脱硫脱硝单元设计规模47104Nm3h 中石油云南石化 重油催化裂化装置工艺原理 渣油等大分子烃类在高温低压操作条件下通过催化裂化催化剂外表强酸中心的催化作用使烃类分子发生以裂化异构化氢转移反响为主的多种复杂反响使大分子烃类转化为各种小分子烃类的混合物并通过后续分馏稳定系统别离出干气液化气汽油柴油及油浆等产品反响过程形成的焦炭被用于工艺过程消耗并提供热量 催化裂化生产在非临氢条件下进行属于脱碳反响原料中的碳向油浆焦炭等大分子产品富集而氢那么向干气液化气汽油等小分子产品

6、富集原料的氢含量或烃族组成对产品分布与装置操作有重要影响 中石油云南石化 催化裂化反响机理 1催化裂化的反响机理一般用正碳离子的机理来解释 正碳离子是烃分子中有一个碳原子的外围缺少一对电子因而形成带正电的离子它只能吸附于催化剂外表上进行反响而不能脱离催化剂自由移动催化裂化中的各类主要反响一般都经过原料烃分子变成正碳离子的阶段所以催化裂化反响实际上就是各种正碳离子的反响 正碳离子的根本来源有几种不同的途径 一是酸催化剂酸性中心和充当弱碱的不饱和烃反响烃接受质子而形成正碳离子 二是烷烃被酸性中心抽取一个负氢离子而形成正碳离子 三是正碳离子和饱和烃反响时发生类似于负氢离子转移生成一个新的正碳离子 四

7、是稳定分子碳键断裂生成两个带相反电荷的碎片带正电荷的即为正碳离子例如 C16H32HC16H33 催化裂化裂化反响过程中的氢离子来源于催化剂外表上的酸性活性中心 中石油云南石化 催化裂化装置反响原理 正碳离子反响过程复杂主要特点如下 1大的正碳离子不稳定容易在位置上断裂生成一个烯烃和一个小正碳离子如 CCCCCC C CC CCC 只有主链中碳原子数在五个以上才容易断裂裂化后生成的至少为C3的分子所以催化产品中C1C2含量较少 2伯正碳离子不稳定在进行其它反响以前先异构化为仲正碳离子甚至继续异构化为叔正碳离子因此催化裂化产品中的异构烃很多 C CCCC CCCC CCC 3较小的正碳离子与烯烃

8、烷烃环烷烃之间的氢转移反响使小正碳离子变成小分子烷烃而烯烃烷烃环烷烃等中性分子变成新的正碳离子接着再进行各种反响从而使原料不断变成产品形成链反响 中石油云南石化 2催化裂化的化学反响种类 催化裂化过程中的化学反响并不是单一的裂化反响而是多种化学反响同时进行其中既有吸热反响也有放热反响整个反响过程的综合过程属吸热过程在催化裂化条件下各种化学反响的快慢多少和难易程度都不同由于催化裂化原料组成的不同使化学反响变得更复杂化现就其主要化学反响介绍如下 1 裂化反响 裂化反响原料烃分子CC键的断裂属吸热反响温度越高反响速度越快是催化裂化过程的最主要反响类型之一同类烃其分子量越大反响速度越快而对于相同碳原子

9、数的烃类那么烯烃最易发生裂化反响其次为环烷烃异构烷烃带长侧链芳烃侧链裂化正构烷烃芳烃芳环一般不发生裂化在催化裂化操作条件下可能发生以下几类裂化反响 a烷烃裂化为烯烃及较小的烷烃 CnH2n2 CmH2m CpH2p2 -H b烯烃裂化为较小的烯烃 CnH2n CmH2m CpH2p -H c烷基芳烃脱烷基 ArCnH2n1 ArH CnH2n -H d烷基芳烃侧链断裂 ArCnH2n1 ArCmH2m-1 CpH2p2 -H Q e环烷烃裂化为烯烃 CnH2n CmH2m CpH2p -H Q 由上述反响过程看裂化反响过程往往产生大量的小分子烯烃 中石油云南石化 2催化裂化的化学反响种类 2

10、异构化反响 异构化反响是催化裂化的重要反响根据催化裂化正碳离子反响机理其异构化通过正碳离子上的氢原子和碳原子的变位重排并实现烃分子的异构氢原子的变位导致烯烃的双键异构化氢变位加上甲基变位那么形成骨架异构化异构化过程的反响热很少总体上表现为放热过程同时异构烷烃具有较高的马达法与研究法辛烷值因此在当前对汽油烯烃含量控制要求日益严格的情况下尽可能提高烃分子的异构化水平是维持汽油辛烷值的一个重要方面 由于叔正碳离子易于生成和比拟稳定使其在催化剂外表上的浓度较高因此催化产品中的异构烷烃或烯烃含量也相对较高 3 氢转移反响 氢转移反响是催化裂化特有的反响属双分子放热反响氢转移反响由烯烃接受一个质子形成正碳

11、离子开始此正碳离子从供氢分子中抽取一个负氢离子生成一个烷烃供氢分子那么形成一个新的正碳离子并继续反响 CH3CHCH3RH CH3CH2CH3 R -H 随着对汽油烯烃含量控制的日益严格常规催化裂化装置以往被广泛采用的高温短接触时间工艺汽油烯烃含量辛烷值RON高已难于满足新形势下的汽油质量控制要求氢转移反响是实现裂化产物由烯烃转化为饱和烃的最主要手段而选择合理的工艺工程设计催化剂活性配比及操作参数对于降低汽油烯烃具有决定性影响 中石油云南石化 2催化裂化的化学反响种类 4 环化反响 烯烃生成正碳离子后可继续环化生成环烷烃及芳烃该反响也是催化裂化的重要反响之一属放热反响 5 其它反响 催化裂化反

12、响除以上四类外还有烷基转移缩合等反响 对于构成催化裂化原料的各族烃类一般会在催化裂化过程中发生如下反响 a烷烃烷烃裂化为烯烃及更低碳数的烷烃 b烯烃烯烃裂化为小分子烯烃环化为环烷烃异构化为支链烯烃再通过氢转移反响可进 一步形成支链烷烃直接氢转移成烷烃环化缩合脱氢成为焦炭 c环烷烃发生裂化反响成为烯烃脱氢成为环烯烃甚至芳烃异构化成为不同环数的环烷烃 d芳烃发生侧链裂化转变为烯烃和较小侧链的芳烃发生烷基转移形成不同的烷基芳烃发 生脱氢缩合成为多环芳烃并可能进一步发生烷基化脱氢缩合成为焦炭 中石油云南石化 3原料分子在催化剂作用下的反响步骤 催化裂化催化剂是一种具有多孔道的固体酸颗粒每克新鲜催化剂的

13、内部外表积可达250平方米以上其活性主要来源于所含的分子筛原料在催化剂外表进行的反响是气固两相接触反响原料油在反响前需先吸热升温汽化一般在600以上然后再扩散到催化剂外表进行反响总体上看原料分子在催化剂外表完成的反响过程可分为七个步骤其中局部反响生成的产物会在催化剂外表发生再裂化缩合环化及氢转移等二次反响步骤如下 第一步气相原料分子从主气流中扩散到催化剂外表 第二步原料分子沿催化剂孔道从外外表向内外表扩散 第三步催化剂外表的原料分子被活性中心吸附原料分子变得活泼某些化合键开始松动 第四步被催化剂活性中心吸附的原料分子进行化学反响 第五步产品分子从催化剂外表上脱附下来 第六步产品分子沿催化剂孔道

14、由内外表向外外表扩散 第七步产品分子从催化剂外外表扩散到主气流中去 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 催化反响-再生局部 中石油云南石化 采用UOP公司提升管出口旋流快分系统UOP-VSS 中石油云南石化 再生器局部技术方案 采用快速床-湍流床主风串联再生技术 催化剂定碳 01 1总烧焦强度高 2良好的再生效果 3合理的催化剂输送系统 4主风分配采用新型的主风分布管 5采用完全燃烧 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石化 中石油云南石