150萬噸年渣油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 反應(yīng)油氣一進入旋風(fēng)分離器系統(tǒng)。是一種半封閉快速分離器。 圖11近期出現(xiàn)了一些新技術(shù)(如敞口式、多種直聯(lián)或緊接式、高效封閉偶合式提升管旋風(fēng)分離器)，已把提升管終端油劑快速分離結(jié)構(gòu)發(fā)展到了第3代產(chǎn)品。近年來UOP公司又開發(fā)了帶有預(yù)氣提的分離器，油氣在沉降管內(nèi)的停留時問已由1rain降到10～5S。VDS和VSS兩種快分技術(shù)也對提升管末端快速分離做了改進，即在粗旋下部加了一個預(yù)氣提器，形成兩級氣提和在提升管出口端加有彎成一定角度的彎臂，使油劑混合物以旋流形式導(dǎo)出7J。Samp。W公司最新型式的提升管末端裝置(RTD)為Ramshom分離器或軸向分離器，這種RTD的特點是氣體分離更快，壓降更小，提升管頂端可活動，可避免催化劑帶入主分餾塔，同時操作方便。samp。w公司提升管后冷技術(shù)L9J是在粗旋油氣出口處注入一股急冷劑，以降低提升管反應(yīng)器后沉降器稀相的溫度，從而降低油氣溫度，同樣可以使油氣2次反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)減少，使輕質(zhì)油收率提高約2％，于氣和焦炭產(chǎn)率下降。AXIAL型旋風(fēng)分離器在設(shè)計中加入了小的緩沖空間以保持所需壓力。我國自行開發(fā)的PV型旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單，配以完整的優(yōu)化設(shè)計方法可將總分離效率達到99．99％，總壓降9．3kPa，平均催化劑單耗從原來的0．81kg／t降至0．4kg／t[14]。進料霧化是重油催化裂化工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來不少研究單位致力于高效霧化噴嘴的開發(fā)研究，應(yīng)用比較廣泛的有Total公司的靶式噴嘴、UOP公司的Optimix噴嘴、Kellogg公司的Atomax噴嘴、中國科學(xué)院的KH噴嘴、中國石化工程建設(shè)公司(SEI)的BWJ噴嘴及中國石化集團洛陽石油化工工程公司(LPEC)的LPC噴嘴等。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，性能良好的進料霧化噴嘴可提高輕質(zhì)油收率，降低焦炭和干氣產(chǎn)率，改善產(chǎn)品分布，防止反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)焦，是保證裝置長周期運行的關(guān)鍵設(shè)備。因此，國內(nèi)外對進料噴嘴的改進都非常重視。LPH。1型重油進料霧化噴嘴是LPEC在LPC噴嘴基礎(chǔ)上開發(fā)出的新一代高效進料霧化噴嘴，該噴嘴操作彈性大、壓力降低、噴射速度適中，霧化效果好。LPH一1重油進料霧化噴嘴有以下優(yōu)點：(1)霧化蒸汽用量小(只有3％)，可以降低裝置能耗；(2)壓力降低(只有0．25MPa)，可以降低進料機泵的電能消耗；(3)該噴嘴為低速噴嘴，可減少催化劑的沖擊破碎，催化劑消耗降低了1．83％。(4)霧化效果好，催化劑與油氣接觸充分，減弱了熱裂化反應(yīng)強度，焦炭、干氣產(chǎn)率降低了0．51個百分點，輕液體收率增加1．93個百分點[15]。新型催化裂化進料霧化噴嘴開發(fā)洛陽石油化工工程公司(LPEC)工程研究院投人大量資金，建立了占地面積為20m6m的大型進料噴嘴霧化試實驗室，配備了先進的粒度測試分析儀器——美國TSI公司的激光相位多普勒粒子分析儀(PDPA)，以及噴嘴霧化試驗臺和壓力、流量的測試、計量和控制設(shè)備，可實時測量霧化顆粒的粒度、速度、壓力和流量等參數(shù)，還可進行噴嘴內(nèi)部流體流動顯示。LPEC從20世紀80年代開始研發(fā)工作，經(jīng)過反復(fù)的實驗室冷試、中試、半工業(yè)試驗、工業(yè)試驗和優(yōu)化篩選等過程，研制出了LPC型噴嘴，并應(yīng)用于生產(chǎn)裝置上，取得了良好效果和經(jīng)濟效益。[16]CSⅡ型重油催化裂化進料噴嘴的特點(1)CSⅡ型重油催化裂化進料噴嘴(簡稱cs一Ⅱ噴嘴)采用矢量控制技術(shù)等最新研究成果，使進料的霧化效果更貼近催化裂解裝置實際。在降低干氣、生焦率、提高總液體收率方面表現(xiàn)出優(yōu)良性能的同時，抗結(jié)焦性能突出，可以提高裝置的處理量和渣油摻煉量。(2)采用了低速射流技術(shù)，不破壞催化劑，減輕了射流對噴嘴的沖蝕，在保持設(shè)計工況條件下，能穩(wěn)定使用3a。(3)采用了低汽耗(霧化蒸汽量5％)、低壓力降(噴嘴壓力降0．4MPa)二次進氣，多級霧化的設(shè)計理念，在突出節(jié)能的同時，實現(xiàn)了對劣質(zhì)油的高效霧化。(4)操作彈性大，可在設(shè)計值177。30％范圍內(nèi)自如操作，不出現(xiàn)“油汽搶量”、振動和嘯喘等現(xiàn)象，始終保持噴嘴的平穩(wěn)運行。(5)在噴頭球面上方設(shè)置了若干汽幕孔，用來屏蔽射流形成的低壓液霧區(qū)，以防提升管結(jié)焦。CSⅡ型重油催化裂化進料噴嘴應(yīng)用效果(1) CSⅡ噴嘴設(shè)計合理，除霧化蒸汽用量比設(shè)計略高外，其它運行參數(shù)均在設(shè)計值范圍之內(nèi)。操作彈性達到177。30％，投用后運行平穩(wěn)，未產(chǎn)生任何異常現(xiàn)象。(2) CSⅡ噴嘴降低焦炭及干氣產(chǎn)率效果明顯，在原料性質(zhì)變差，其它操作條件不變的情況下，總液體收率比改造前提高了1．47個百分點，生焦率降低了0．93個百分點，干氣產(chǎn)率降低了0．47個百分點。(3)由于CSⅡ生焦率低，在裝置原料變重、再生器熱量過剩、主風(fēng)機滿負荷情況下，有利于提高裝置渣油摻煉率或提高裝置加工能力，初步估計與改造前相比，加工能力至少提高6t／h。同時由于生焦率降低，裝置能耗降低。 (4)由于CSⅡ噴嘴屬于低壓力降、低流速噴嘴，不僅有利于避免催化劑破碎，保持催化劑活性，降低催化劑單耗，而且還有利于減輕噴嘴磨損，保證噴嘴長周期穩(wěn)定運行。(5)投用CSⅡ噴嘴后，不包括提高加工能力及降低加工能耗所增加效益，只因產(chǎn)品分布改善就增加效益，顯著地提高了公司的經(jīng)濟效益[17]。空氣分布器是FCCU再生器系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，空氣分布器設(shè)計的好壞將直接影響催化劑的跑損和再生效果，直接影響裝置的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)周期。國內(nèi)外空氣分布器的情況：國外早期設(shè)計的FCCU再生器多采用分布板，后來的設(shè)計多采用管形分布器。從引進的幾套裝置來看，單環(huán)(或雙環(huán))分布器效果不甚理想，且大直徑的不銹鋼環(huán)管質(zhì)量要求較高，加工制造較困難。國內(nèi)早期設(shè)計的同高并列式裝置采用分布板，由于大型流化床分布在高溫下變形嚴重而影響生產(chǎn)，80年代以后陸續(xù)更換為管型分布器。近期設(shè)計的裝置也多采用管形分布器。國內(nèi)設(shè)計的管形分布器也因裝置再生器的型式不同有多種形式，見圖。圖１－a為分布板，現(xiàn)國內(nèi)很少采用。 圖12１－b為圓環(huán)型分布管，用于并列式裝置，與樹枝狀分布管相比制造難度相對較大，因此這種分布器現(xiàn)在也少采用。圖1－c為樹枝分布管，這是目前應(yīng)用較多的一種型式，各支管均為能自由伸縮直管，且容易加工制造，圖1－c用于并列式裝置，圖1－d用于同軸式器內(nèi)兩段再生，圖1－e用于中小型同軸式裝置，圖1－f和圖1－g用于大型同軸式裝置。空氣分布器的設(shè)計空氣分布器的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：①將主風(fēng)在流化床內(nèi)分布均勻；②操作彈性大不因高溫熱膨脹和催化劑磨損而損壞分布器；③設(shè)備簡單21分布器形狀和類型空氣分布器的形狀應(yīng)結(jié)合再生器的型式確定，力求盡量簡單，便于制造加工，目前，國內(nèi)分布板的熱膨脹變形問題尚未解決，尤其是大型流化床。因此，應(yīng)首先考慮樹枝狀管形分布器。分布器尺寸的確定一般主管、支管、分支管的氣體速度為20m／s左右，值得注意的是：分支管根數(shù)較多，且長短不等，在計算管徑時一般總根數(shù)用平均速度計算來確定管徑然而，短的分支管上布嘴較少，使短分支管中氣速低于平均速度，而長的分支管上布嘴較多，使長分支管中氣體速度高于平均速度。如過高則可能導(dǎo)致催化劑被吸人(在分支管的根部)而磨壞分布管。因此在分支管噴嘴排定后．需根據(jù)實際噴嘴數(shù)核算長分支管氣速，如超過噴嘴氣速的三分之一，則需加大分支管直徑。分支管間的間隙前認為分支管間的間隙的氣速控制在1．5m／s左右．目的是起到空氣再分配作用，而現(xiàn)在認為1．5m／s左右的氣逮造成的壓力降很小．起不到空氣再分配的作用。分布管的壓力降分布管噴嘴的壓力降最小應(yīng)不小于床層靜壓的30％，使空氣進人每個噴嘴的空氣量相同和使噴出的氣泡具有一定的能量在床層中分布均勻，避免溝流和騰涌。注意以下兩種情況，一是在快速流化床中盡管快速床對分布器壓力降的要求比床層低，但從避免分布器磨損角度來看，其壓力降也不宜過低。二是應(yīng)該強調(diào)分布器起作用的是噴嘴的壓力降，還應(yīng)注意該壓力降與工業(yè)裝置儀表指示數(shù)據(jù)的差別如某廠FCCU再生器流化不理想，催化劑跑損大，～，似乎也正常，然而扣除側(cè)壓管問庫層的靜壓等，噴嘴的壓力降只有0．003MPa。堵孔后。催化劑跑損大為減少[18] 。對我國來說，催化裂化發(fā)展仍應(yīng)結(jié)合我國煉油工業(yè)面臨的實際情況，努力提高催化裂化技術(shù)水平，盡快形成具有我國特色的催化裂化工藝技術(shù)。目前我國原油不足，劣質(zhì)油增加很快，再加上國內(nèi)對油品的需求不斷增長，特別是輕質(zhì)油品的需求增長更快，因此，從整體上考慮，我國催化裂化的發(fā)展方向仍是繼續(xù)加快渣油FCC新技術(shù)的開發(fā)和建設(shè)，以提高煉油廠整體經(jīng)濟效益。發(fā)展加氫處理——催化裂化組合工藝，降低有害物質(zhì)排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，優(yōu)化設(shè)計和操作，提高目的產(chǎn)品收率，實現(xiàn)長周期運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)大型化，提高控制和管理水平，擴大功能向化工領(lǐng)域延伸，提高FCC裝置加工量和重油摻煉比，繼續(xù)開發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù)，積極采用FCC過程控制技術(shù)，要開發(fā)具有先進性的適用范圍廣泛的FCC裝置通用優(yōu)化軟件。催化裂化裝置除了采取措施達到清潔燃料的新標準外，可因地制宜，多生產(chǎn)乙烯、丙烯，向石油化工方面延伸，更好地實現(xiàn)煉油化工一體化，這是企業(yè)抗擊市場風(fēng)險能力的重要措施，也是未來煉油廠發(fā)展的一個重要趨勢。增加摻渣比同時生產(chǎn)清潔燃料的新催化裂化工藝以及煉油與石油化工一體化的新催化裂化工藝將是近期技術(shù)開發(fā)的熱點。2 設(shè)計說明 加工方案的確定及裝置形式的選擇 加工方案首先，從催化裂化產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量情況可以看出，催化裂化過程的主要目的是生產(chǎn)汽油，汽油產(chǎn)率為30%~50%。根據(jù)我國國情，交通運輸和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對柴油的需求量很大，通過調(diào)整操作條件或采用新的工藝技術(shù)，可在生產(chǎn)汽油的同時，盡可能提高柴油的產(chǎn)率，這也是我國催化裂化技術(shù)的一大特點。其次，由催化裂化主要反應(yīng)可見，在烴類的催化裂化反應(yīng)過程中，裂化反應(yīng)的進行，使大分子分為小分子的烴類，這是催化裂化工藝成為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的根本依據(jù)；而氫轉(zhuǎn)移使催化汽油飽和度提高、安定性好；異構(gòu)化、芳構(gòu)化反應(yīng)是催化汽油辛烷值高的重要原因。鑒于催化裂化的目的是生產(chǎn)高辛烷值，低烯烴汽油。所以選用催化裂化生產(chǎn)汽油。 裝置形式的選擇本設(shè)計裝置形式采用燒焦罐式反應(yīng)再生系統(tǒng)。反應(yīng)器采用直提升管式反應(yīng)器，由于分子篩催化劑的含碳要求比較嚴格，必須采用高效完全再生，燒焦罐式再生器可以實現(xiàn)高效完全再生，%以下，故再生器選用燒焦罐式再生器。 流程說明 反應(yīng)再生系統(tǒng)提升管反應(yīng)器的進料由兩部分組成，一部分為常壓渣油，另一部分為從分餾塔下過來的回煉油和回煉油漿。常壓渣油由渣油罐流入裝置，通過渣油泵（P201/）加壓，然后依次通過頂循環(huán)回流油——渣油換熱器（E202/），一中段回流油——渣油換熱器（），油和漿渣油換熱器（E203/）換熱，使渣油預(yù)熱至300℃左右，送至提升管反應(yīng)器（R101/1）的上部進料噴嘴。回煉油從分餾塔第二層塔板上抽出，并用回煉油泵（P202/）加壓后送至提升管反應(yīng)器的下部回煉油進料噴嘴。油漿從分餾塔底抽出，用油漿泵（P203/）加壓后送至提升管反應(yīng)器下部的回煉油進料噴嘴在開工和非正常操作的情況下，渣油進料靠加熱爐（F201）預(yù)熱后再進反應(yīng)器。當發(fā)生事故時，要緊切斷反應(yīng)器進料，同時把進料轉(zhuǎn)送至分餾塔的第二層塔板上，并立即打開提升管反應(yīng)器的事故蒸汽，以保證兩器的壓力平衡催化劑的正常循環(huán)。提升管反應(yīng)器（R101/1）進料與來自再生器（R103/3）的高溫催化劑接觸，迅速汽化并進行反應(yīng)，反應(yīng)生成的油氣與催化劑一起經(jīng)提升管頂部的T型快速分離器分離后，90%以上的催化劑落入氣提段，少量催化劑隨油氣一起進入沉降器（R101/2）的三組一級旋風(fēng)分離器。經(jīng)過旋風(fēng)分離除去夾帶的催化劑之后，油氣由頂部出來進入分餾塔（T201）落入氣提段的催化劑上沉積了一定量的焦碳并吸附了一定量的油氣，這些待生催化劑經(jīng)氣提蒸汽氣提后，經(jīng)待生斜管進入再生器底部預(yù)混合管，在預(yù)混合管中，與從外取熱器下來的再生催化劑進行均勻混合之后，在主風(fēng)的作用下，進入再生器的一密相進行燒焦再生。燒焦用的空氣是由能量回收機組(M101)(絕)，再經(jīng)輔助燃燒進入預(yù)混合管，與催化劑一起進入一密相燒焦。催化劑上的積碳很快燃燒放出大量的熱，使一密相的溫度高達700℃之多，經(jīng)再生斜管送至提升管反應(yīng)器，還有一部分進入外取熱器與冷水進行換熱。進入稀相段的煙氣，經(jīng)九組旋風(fēng)分離器和三級旋風(fēng)分離除去攜帶的催化劑之后，送至能量回收機組的煙氣透平進行膨脹作功。從透平出來的376℃左右的煙氣，經(jīng)余熱鍋爐進一部吸收只有排入煙囪放入大氣。在三旋出口至余熱鍋爐的煙氣管線上裝有雙動滑閥，正常操作時，雙動滑閥僅作為煙機入口蝶閥的旁路閥和煙氣入口蝶閥分程控制再生器壓力，當煙氣透平出現(xiàn)故障或開停工時，雙動滑閥自動切入，控制再生器壓力，煙氣全部通過雙動滑閥進入余熱鍋爐。 分餾系統(tǒng)在自沉降器(R101/2)的反應(yīng)油氣進入分餾塔(T201)底部，底部設(shè)有人字行擋板，反應(yīng)油氣在擋板上與油漿逆流接觸，一方面洗去油氣中攜帶的催化劑，另一方面使油氣脫過熱，飽和油氣進入第一層塔板開始分餾.分餾塔頂油氣約150℃，經(jīng)分餾塔頂油氣—熱水換熱器（E204/ABCD）以及分餾塔頂油氣在V203中氣液平衡得到的粗油氣，由粗油氣泵（P204/AB）加壓后送至吸收塔（T301）作為吸收劑，氣液平衡得到的富氣引至壓縮機（C301）(絕)。從分餾塔頂油氣分離器（V203）冷凝下來的水由富氣水洗泵后作為壓縮富氣的洗滌水。從分離20，22層上來的輕柴油自流入輕柴油氣提塔（T202）經(jīng)蒸汽氣提后的輕柴油約為225℃，輕柴油由輕柴油泵（P205/AB）加壓，先經(jīng)輕柴油—富吸收換熱器（E206）與來自再吸收器的富吸收油換器，再經(jīng)輕柴油熱水換熱器（E207）與鍋爐給水進行換熱之后，一部分輕柴油經(jīng)柴油冷卻器（E208）冷卻至60℃作為產(chǎn)品出裝置。另一部分輕柴油經(jīng)貧吸收油冷卻器（E209）冷卻至40℃，送至再吸收塔（T303）作為吸收劑。吸收后的富吸收油經(jīng)（E206）換熱至150℃返回分餾塔第24層，分餾塔還設(shè)有四個循環(huán)回流進行取熱：頂循環(huán)，一中循環(huán)，二中循環(huán)以及油漿循環(huán)。頂循環(huán)由頂循環(huán)油漿（P206/AB）從28層抽出，溫度為165℃左右，頂循環(huán)油先經(jīng)頂循環(huán)回流油—熱水換熱器（E220/AB）與循環(huán)水換熱，使頂循環(huán)回流油冷卻