《3.2 催化裂化新工程技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.2 催化裂化新工程技术（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代石油加工技术现代石油加工技术教学课件教学课件孟祥海第3章 催化裂化2本章主要内容本章主要内容催化裂化发展方向催化裂化发展方向催化裂化工艺技术催化裂化工艺技术催化裂化工程技术催化裂化工程技术3催化裂化工程技术催化裂化工程技术终止剂技术终止剂技术防结焦技术防结焦技术新型喷嘴技术新型喷嘴技术气固快分技术气固快分技术4一、终止剂技术一、终止剂技术feeddieselgasolinegascoke如何减少中间产物的二次反应？如何减少中间产物的二次反应？二二次次反反应应的的条条件件5转化率及产物产率沿提升管反应器高度分布转化率及产物产率沿提升管反应器高度分布0510152025300102030405
2、0CokeCracked GasDieselGasolineConversionYield, wt %Riser Height, m6胜利油田化工总厂胜利油田化工总厂60万吨重催终止剂位置的确定万吨重催终止剂位置的确定7020406080100120556065707580Light oil yield , %Before applicationAfter applicationDay 实际应用效果实际应用效果8二、防结焦技术二、防结焦技术RFCCU结焦部位结焦部位提升管喷嘴处提升管喷嘴处沉降器沉降器 大油气管线水平段大油气管线水平段分馏塔底循环系统分馏塔底循环系统危害危害因结焦造成的非正常停
3、工次数几乎占总次数的因结焦造成的非正常停工次数几乎占总次数的2/3随掺渣率提高，随掺渣率提高， RFCCU设备结焦日趋严重设备结焦日趋严重最严重，危害最大最严重，危害最大9集气室集气室沉降器穹顶沉降器穹顶料腿料腿沉降器内壁沉降器内壁大油气管大油气管线水平段线水平段升气管外壁升气管外壁旋分器外壁旋分器外壁10生产装置的结焦图片生产装置的结焦图片喷嘴处喷嘴处沉降器内壁沉降器内壁11大油气管线大油气管线集气室集气室粗旋外壁粗旋外壁升气管外壁升气管外壁12结焦因素分析结焦因素分析原料性质原料性质原料性质差、残炭高是沉降器结焦的内在因素原料性质差、残炭高是沉降器结焦的内在因素 催化剂生焦中心催化剂生焦中
4、心 沉降器温度重组分冷凝沉降器温度重组分冷凝 停留时间停留时间 理想状态的平均值、流动缓区停留时间长理想状态的平均值、流动缓区停留时间长流场分布存在流动缓区和死区流场分布存在流动缓区和死区油气分压也影响重组分的冷凝油气分压也影响重组分的冷凝 13防结焦措施防结焦措施安装油浆过滤器安装油浆过滤器在沉降器顶部加防焦蒸汽环管在沉降器顶部加防焦蒸汽环管采用相关设备采用相关设备增加防焦蒸汽量增加防焦蒸汽量使用阻垢剂使用阻垢剂效果有限效果有限14结焦原因分析结焦原因分析结焦的内因结焦的内因易结焦组分的存在易结焦组分的存在 反应油气：反应油气：气相气相裂化气、汽油、柴油、回炼油、裂化气、汽油、柴油、回炼油、
5、油浆油浆 液相液相油浆油浆 ？结焦的外因结焦的外因结焦环境结焦环境 沉降器：沉降器：温度分布、流场分布温度分布、流场分布15油浆的结焦性能研究油浆的结焦性能研究油浆及其油浆及其SARA组分失重速率曲线组分失重速率曲线 1699.599.597.897.890.490.4油浆油浆SARA组分组分在沉降器结焦中所占比重分析在沉降器结焦中所占比重分析17结焦的原因结焦的原因沉降器结焦的根本原因沉降器结焦的根本原因极极少少量量的的吸吸附附在在待待生生剂剂上上的的油油浆浆重重组组分分在在汽汽提提段段被被汽汽提提出出来来后后，以以液液滴滴形形式式进进入入沉沉降降器器，弥弥漫漫在在整整个个沉沉降降器器空空间
6、间。在在沉沉降降器器内内的的流流动动过过程程中中，有有95%以以上上被被固固体体壁壁面面捕获，继而发生沉降器的结焦捕获，继而发生沉降器的结焦18Key reasons for coking in disengager19Key reasons for coking in disengagerContent of C 70%Coke on the top of disengager20防焦措施防焦措施防焦技术路线防焦技术路线将将极极少少量量的的吸吸附附在在待待生生剂剂上上的的，而而在在汽汽提提段段被被汽汽提提出出来来后后就就以以液液滴滴形形式式进进入入沉沉降降器器的的油油浆浆重重组组分分转转化化
7、掉掉，从从根根本上消除沉降器的结焦本上消除沉降器的结焦21化学汽提法化学汽提法转化条件转化条件合适的温度、时间和催化剂合适的温度、时间和催化剂转化方式转化方式沉降器内沉降器内 汽提段汽提段 发生化学反应发生化学反应提提出出了了“化化学学汽汽提提器器”概概念念，并并申申请请了了国国家家发发明明专专利利“一种重油催化裂化沉降器抑制结焦的方法一种重油催化裂化沉降器抑制结焦的方法 ”（专利号：（专利号：ZL 200310121301.1）22三、新型喷嘴技术三、新型喷嘴技术第三代雾化进料喷嘴第三代雾化进料喷嘴从九十年代中期从九十年代中期Mobil & Kellog公司的公司的Atomax喷嘴喷嘴UOP
8、公司的公司的Optimix 喷嘴喷嘴这些喷嘴的雾化这些喷嘴的雾化SMD粒径在粒径在50-60 m它它们们能能使使装装置置的的轻轻油油产产率率有有较较为为明明显显的的提提高高，经经济济效效益益显著显著石石油油大大学学自自1997年年在在中中国国石石油油总总公公司司立立项项，进进行行催催化裂化新型高效雾化进料喷嘴的开发化裂化新型高效雾化进料喷嘴的开发23雾化技术及原理雾化技术及原理液液体体雾雾化化是是指指在在外外加加能能量量作作用用下下，液液体体在在气气体体环环境境中变成液雾或小液滴的过程中变成液雾或小液滴的过程单相流雾化：雾化能量来源于液体本身的压力能单相流雾化：雾化能量来源于液体本身的压力能压
9、力雾化喷嘴、压力旋转雾化喷嘴压力雾化喷嘴、压力旋转雾化喷嘴两相流雾化两相流雾化低压鼓风雾化：利用大量而低速的气体来实现雾化低压鼓风雾化：利用大量而低速的气体来实现雾化气体辅助雾化：利用少量而高速的气体来实现雾化气体辅助雾化：利用少量而高速的气体来实现雾化气气泡泡雾雾化化：在在混混合合腔腔压压力力下下，气气体体以以气气泡泡的的形形式式存存在在于于液液体体之之中中，经经喷喷口口喷喷出出时时压压力力突突然然降降低低，气气泡泡突突然然膨膨胀胀，使液体得到雾化使液体得到雾化24雾化技术及原理雾化技术及原理其它能量来源的雾化其它能量来源的雾化机械旋转雾化机械旋转雾化静电雾化静电雾化超声波雾化超声波雾化25
10、催化裂化工艺对雾化喷嘴的要求催化裂化工艺对雾化喷嘴的要求能够将原料油良好的雾化能够将原料油良好的雾化具有较细的平均液滴粒径，较窄的粒径分布，大液滴极少具有较细的平均液滴粒径，较窄的粒径分布，大液滴极少使使原原料料油油能能够够迅迅速速气气化化，使使裂裂化化反反应应在在气气相相进进行行，以以改改善善产品的选择性产品的选择性产生良好的喷雾射流产生良好的喷雾射流呈呈扁扁平平扇扇形形，对对提提升升管管截截面面有有较较好好的的覆覆盖盖，使使催催化化剂剂与与油油雾充分接触雾充分接触要要有有一一定定的的穿穿透透力力，但但又又不不能能射射到到对对面面的的提提升升管管管管壁壁，以以避免结焦避免结焦不应太厚，避免使
11、催化剂颗粒在油雾中经过太长的距离不应太厚，避免使催化剂颗粒在油雾中经过太长的距离油油与与雾雾化化蒸蒸汽汽应应平平稳稳地地均均匀匀混混合合，油油雾雾应应平平稳稳地地喷喷入入提提升升管，而不应产生节涌和振动管，而不应产生节涌和振动26新型进料喷嘴新型进料喷嘴催化裂化过程催化裂化过程由由于于处处理理量量大大且且原原料料油油粘粘度度较较大大，使使用用的的均均为为两两相相流流雾雾化喷嘴化喷嘴两相流雾化喷嘴两相流雾化喷嘴气气体体辅辅助助雾雾化化能能有有效效利利用用高高速速气气体体的的能能量量，因因而而具具有有雾雾化化效效果果好好，单单喷喷嘴嘴可可以以有有较较大大处处理理量量，是是一一种种非非常常有有潜潜力
12、的喷嘴形式力的喷嘴形式27新型进料喷嘴新型进料喷嘴内内混混式式气气体体辅辅助助雾雾化化：气气体体和和液液体体在在离离开开喷喷嘴嘴之之前前首首先先在在喷喷嘴的内部进行混合，然后经过喷口喷出嘴的内部进行混合，然后经过喷口喷出外外混混式式气气体体辅辅助助雾雾化化：高高速速运运动动的的气气流流在在喷喷嘴嘴的的出出口口处处或或出出口处之外与液体相接触并产生作用口处之外与液体相接触并产生作用气气泡泡雾雾化化：气气泡泡雾雾化化是是利利用用气气体体在在液液相相中中产产生生气气泡泡，气气泡泡在在喷口爆破将液滴再次破碎喷口爆破将液滴再次破碎新新型型喷喷嘴嘴采采用用的的雾雾化化原原理理：新新型型喷喷嘴嘴的的工工作作
13、过过程程基基于于内内混混式式雾化原理和气泡雾化原理雾化原理和气泡雾化原理28新型进料喷嘴结构新型进料喷嘴结构气气体体和和液液体体首首先先在在喷喷嘴嘴的的内内部部混混合合腔腔进进行行有有效效地地混混合合，数数百百个个蒸蒸汽汽微微射射流流将将原原料料油油破破碎碎，蒸蒸汽汽以以气气泡泡的的形形式式存存在在，然然后后经经过过喷喷口口喷喷出出，经经过过射射流流剪剪切切和和气泡膨胀，达到将液体雾化的目的气泡膨胀，达到将液体雾化的目的29雾化装置及效果雾化装置及效果喷嘴试验照片，25吨/时雾化喷嘴试验装置雾化SMD粒径50 m30雾化效果雾化效果31工业应用效果工业应用效果1998年前郭炼油厂八十万吨重油催
14、化装置年前郭炼油厂八十万吨重油催化装置汽汽油油和和柴柴油油收收率率分分别别提提高高0.57%和和0.77%，总总液液收收率率提提高高1.41%，干气减少，干气减少0.94%，焦炭减少，焦炭减少0.33%年增经济效益年增经济效益1270万元万元1999年濮阳炼油厂五十万吨重油催化装置年濮阳炼油厂五十万吨重油催化装置试试验验中中采采用用了了本本项项目目开开发发的的新新型型雾雾化化进进料料喷喷嘴嘴以以及及重重质质油国家实验室开发的终止剂技术油国家实验室开发的终止剂技术自开工以来累计平均液收率达到自开工以来累计平均液收率达到85.6-86%，提高，提高3.95%解决了提升管中结焦的问题解决了提升管中结
15、焦的问题年增经济效益年增经济效益3660万元万元32四、提升管出口快分技术四、提升管出口快分技术国外有代表性的快分技术国外有代表性的快分技术UOP公司的公司的VDS系统系统 和和VSS系统系统Stone Webster公司的公司的Ramshorn旋分系旋分系Mobil公司的闭式直联旋分系统公司的闭式直联旋分系统国产快分新技术国产快分新技术挡板汽提式粗旋快分系统（挡板汽提式粗旋快分系统（FSC） Fender-stripping Cyclone旋流式快分系统（旋流式快分系统（VQS） Vortex QuickSeparation密相环流快分系统（密相环流快分系统（CSC） Circulating
16、 Stripping Cyclone33国产快分新技术国产快分新技术34水蒸汽外提升管粗旋预汽提段料面VDSUOP35水蒸汽外提升管粗旋预汽提器料面FSC36FSC快分系统的技术特点快分系统的技术特点粗粗旋旋下下部部的的预预汽汽提提器器可可使使催催化化剂剂在在进进入入粗粗旋旋料料腿腿浓浓集集之之前前即即将将携携带带的的油油气气及及时时置置换换出出来来，并并使使粗粗旋旋料料腿腿由由原原来来的的正正压压差差排排料料变变为为微微负负压压差差排排料料，既既提提高高了了汽汽提提效率，又消除了油气向下返混效率，又消除了油气向下返混预预汽汽提提器器内内独独特特设设计计的的档档板板结结构构及及粗粗旋旋尺尺寸寸
17、的的优优化化匹匹配配设设计计，可可使使粗粗旋旋在在其其下下部部有有汽汽提提气气上上升升的的情情况况下下仍仍保持原有的高效保持原有的高效粗粗旋旋与与顶顶旋旋间间采采用用开开式式直直联联方方式式，不不仅仅可可使使油油气气快快速速引引出出，大大大大减减少少了了油油气气在在沉沉降降器器顶顶的的扩扩散散、滞滞留留、结结焦焦；而而且且使使整整个个系系统统具具有有较较大大的的操操作作弹弹性性和和良良好好的的开开停工性能停工性能37挡板汽提式粗旋快分系统（挡板汽提式粗旋快分系统（FSC）延边延边15万吨万吨/年年 生焦减少生焦减少0.28个百分点个百分点 干气降低干气降低1.72个百分点个百分点 轻油收率提高
18、轻油收率提高1.5个百分点个百分点 油浆固含量油浆固含量1.6 g/L以下以下38CSC系统技术方案系统技术方案三快组合技术三快组合技术油油气气和和催催化化剂剂的的快快速速分分离离、油油气气的的快快速速引引出出、待待生生催催化化剂夹带油气的快速预汽提剂夹带油气的快速预汽提“三快三快”组合方案：组合方案：提提升升管管出出口口直直联联粗粗旋旋粗粗旋旋下下部部直直联联密密相相环环流流预预汽汽提提器器粗旋排气管上接承插式导流管粗旋排气管上接承插式导流管 39水蒸汽外提升管粗旋预汽提器料面CSC40水蒸汽旋流头预汽提器料面CSC内提升管41特点特点可使催化剂在密相环流中及时得到汽提可使催化剂在密相环流中
19、及时得到汽提催化剂的密相环流可多次与新鲜预汽提蒸汽相接触催化剂的密相环流可多次与新鲜预汽提蒸汽相接触在较低蒸汽用量下可获得较高的汽提效率在较低蒸汽用量下可获得较高的汽提效率降低生焦率和干气产率降低生焦率和干气产率提高轻质油收率提高轻质油收率降低外取热蒸汽产量，操作平稳，延长生产周期降低外取热蒸汽产量，操作平稳，延长生产周期42CSC系统工业应用结果系统工业应用结果胜胜华华炼炼油油厂厂10万万吨吨/年年FCC装装置置、黑黑龙龙江江石石化化厂厂40万万吨吨/年年FCC装装置置、胜胜华华炼炼厂厂两两段段提提升升管管FCC装装置置、前前郭郭炼炼厂厂80万万吨吨/年年FCC装装置置、大大庆庆炼炼化化18
20、0万万吨吨/年年ARGG装装置置、扬扬子子石石化化80万万吨吨/年年FCC装装置置等等6套套工业装置工业装置大庆炼化大庆炼化180万吨万吨/年年ARGG装置装置总液收提高总液收提高0.5个百分点，干气降低个百分点，干气降低0.64个百分点个百分点年增效益年增效益1300万元万元43与与UOP技术的综合比较技术的综合比较分离效率提高分离效率提高3.5个百分点个百分点操作弹性提高操作弹性提高30%以上以上操作稳定性大幅度提高操作稳定性大幅度提高改造投资仅为国外改造投资仅为国外VSS技术的技术的1/10总体水平达到了国际先进总体水平达到了国际先进44问题与思考问题与思考采用终止剂技术能提高轻质油收率，试分析原因。采用终止剂技术能提高轻质油收率，试分析原因。在催化裂化装置中，结焦最严重的部位是哪里？在催化裂化装置中，结焦最严重的部位是哪里？沉沉降降器器结结焦焦的的原原因因有有哪哪些些？常常规规的的防防结结焦焦措措施施有有哪哪些？些？什么是化学汽提？什么是化学汽提？催化裂化对原料雾化喷嘴的要求有哪些？催化裂化对原料雾化喷嘴的要求有哪些？提提升升管管出出口口为为什什么么要要对对油油气气和和催催化化剂剂进进行行快快速速分分离离？
