催化裂化工藝設計完美版-資料下載頁

【導讀】隨著世界經濟發展，環境問題日益突出，同時能源需求日益旺盛，隨著石油化工業的發展，需要多產輕質油。油品，且轉化成清潔能源是以后催化裂化領域的重要課題。石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的使用下使重質油發生裂化反應，轉變為裂化汽，汽油和柴油等的過程。本設計題目是120萬噸/年催化裂化裝置的工藝設計。問題與環境保護問題。Keyword:Heavyoil；catalyticcracking；installment；sameshafttype；

　　

【正文】 同軸式裝置包括兩種類型，一種是環球油品公司的煙囪式，一種是凱洛格公司的正流式，前者用單動滑閥控制兩器之間的催化劑循環量，后者則是用塞閥控制催化劑循環量。 閥作 為一光滑的錐形過渡段與閥塞同軸安裝，這樣催化劑流可以均勻地流經閥塞表面 360 度范圍，閥塞表面所受的磨損比較均勻，桿管和閥塞的垂直行程加長即可補償磨損增加的間隙，使操作周期延長。在塞閥外面和桿管保護罩的外面加了具有龜甲網的耐磨材料，可連續使用五年。 塞閥作為同軸式催化裂化裝置的關鍵設備，它的主要特點是：將控制催化劑流量的錐形閥直接伸入再生器底部，與待生立管和再生立管相接，具有靈敏度高，準確度高，穩定性好，在發生事故時能在 30 秒內完全關閉；并且具有自動吸收膨脹和補償收縮作用的優點外還有塞閥制作、維修、安裝方便、 容易。 兩器 兩段 完全 再生 本設計采用兩器兩段完全再生： 一再不完全燃燒， 約燒掉催化劑表面全部的氫和 85～ 95%的碳； 二再高溫完全再生 ，使催化劑含碳量減低到 %左右。 兩段再生實質在于：第一再生器在較低的操作溫度下淺度再生，把待生催化劑所攜帶的焦碳中的氫全部燒掉，淺度再生后的半再生催化劑在第二再生器內高溫再生，這樣既獲得了低定炭的再生催化劑，同時避免了再生催化劑的水熱失活。 取熱器 我國目前已投用的外取熱器可分為兩大類 4 種形式，即閥控類 :下流式、上流 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 催化裂化生產參數和裝置設備的說明 21 式 。氣控類 :下流式、無循環式 。 本次設計選用上流式外取熱器。 本催化裂化裝置的進料是常壓渣油，產生的焦碳較多，焦碳燃燒放出的熱量也較大，除了提供反應過程所需熱量之外，還有剩余。這些剩余的熱量如不及時轉移出去，一方面會導致反應溫度的上升，裂解加劇破壞正常的操作條件；另一方面再生器內溫度會迅速上升，設備材料難于承受這種高溫，導致設備的破壞為了維持正常的操作條件和保證設備的安全操作，就必須將渣油催化裂化過程中多余的熱量及時轉移出去，維持渣油催化裂化熱平衡。 從渣油催化裂化裝置中轉移熱量的方法有兩種：一是在再生器內設置取熱盤管，以水為冷卻介質 ，通過盤管內部，吸收催化劑熱量而汽化，同時使催化劑得以冷卻。另一方法是在再生器外側設置外取熱器使之冷卻，同時通過水或飽和水蒸汽與催化劑間接換熱，把催化劑中多余的熱量轉移出去。在這兩種方法中，內取熱盤管的取熱量比較恒定，但不能適應渣油的進料性質和處理量變化頻繁的要求；而外取熱器具有去熱量可調節范圍大、可控制床層溫度的優點，故本次設計選用上流式外取熱器。 催化劑和助劑的選取 OB— 3000 型催化劑 在當前使用分子篩催化劑時期，重油流化催化裂化工藝對催化劑的選擇，比一般流化催化裂化工藝尤為 重要和復雜。重油流化催化裂化工藝除了要求選取的催化劑具有耐磨性，良好的再生性能，高的平衡活性，高的水熱穩定性和好的選擇性，還要求具有以下幾點要求： 第一，良好好的抗金屬污染性。所謂抗金屬污染性是指其在受到金屬污染后活性和選擇性變壞的程度。 第二，高渣油裂化活性。使用比表面積較大的或具有活性基質的催化劑，可以基本上不影響轉化率，氣體收率和焦碳收率的情況下使輕油收率增加和重柴油收率減小。 第三，低生焦性，高的裂化反應性。高的抗氧性：催化劑的基質的比表面積越 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 催化裂化生產參數和裝置設備的說明 22 大，抗氧性越好，即微反活性的降低幅度和重柴油收率越小，汽 油收率越高。 目前工業用分子篩催化劑大致可分為稀土 Y（ REY）、超穩 Y（ USY）和稀土氫(REHY)三種。此外還有一些復合型的催化劑。 【 22】 本設計選擇復合型催化劑 Orbit—3000。該催化劑具有重油轉化能力強，焦炭選擇性耗，抗金屬污染能力強的特點。 工業生產實踐數據表明， OB3000 催化劑具有良好的流化、輸送和抗磨性能，催化劑損失小；具有良好的抗金屬污染能力；燒焦性能良好，對再生劑含碳量和劑油比要求不高，在再生劑含量為 %～ %劑油比小于 6的情況下都能取得良好的使用效果；具有很強的重油催化 能力，有利于提高催化深度；可以明顯改善產品分布，增加汽油產率，降低焦炭產率；可以提高汽油辛烷值 1～ 2個單位。 DNFVN1復合金屬鈍化劑 本設計選用 DNFVN1 復合 金屬鈍化劑。該劑具有毒性低、穩定性耗（ 300℃以下不會分解）、不含二次污染元素、與水互溶等特性，其有效成分可根據原料油中Ni、 Na、 V 的含量和平衡劑上的 Ni、 Na、 V 的污染程度以及 FCC 裝置的操作情況進行調整。汽油收率提高近 2個百分點，液化氣收率提高 個 百分點，輕質油收率提高 個百分點。 使用時， 采用連續加 注的方式。由齒輪泵送入鈍化劑儲罐，再用泵將儲罐中的鈍化劑打到混合器中與水混合稀釋，注入反應進料管線內，隨原料一起進入提升管反應器。 表 27 DNFVN1鈍化劑重要物化性質 【 12】 項目 數據 外觀 淡黃色至淡棕色透明液體 (目測 ) 有效成分含量 /% ＞ 15 凝點 /℃ ≤ 12 密度（ 20℃） /g cm3 ≥ 運動粘度（ 50℃） /mm2 s1 ≤ 40 溶解性 與水互溶 PH值（ 20℃） 6～ 8 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 能量回收與環境保護 23 第三章 能量回收 和環境保護 能量回收 為了充分利用能量，減少大氣污染 ，催化裂化裝置再生煙氣的能量回收越來越受到重視。常壓渣油催化裂化，燒焦產率達 10～ 13%，燒焦放出的熱量遠大于系統所需熱量，一部分熱量被高溫煙氣帶走，因此需要回收煙氣中的這部分能量，具體包括：有一定壓力的高溫氣體膨脹功， CO 的燃燒熱和煙通氣的物理熱。本設計采用進口同軸同機組式煙氣回收系統。 機組由煙氣輪機，軸流式主風機，降壓汽輪機，齒輪減速箱，電機等組成，從煙氣中回收的能量是可觀的具體步驟如下： 從再生器外集管出來的煙氣經二級旋風分離器回收催化劑細粉，防止沖蝕煙氣透平的葉片，然后經煙氣膨脹透平回收煙氣中壓力 能，利用其膨脹做功來帶動主風機運轉，經初步估算膨脹透平所做足以能滿足主風機的功率消耗且略有剩余。從膨脹透出來的煙氣溫度高達 398℃，去余熱鍋爐產生低壓蒸汽。除供反 — 再系統外還可供其他裝置設備。 本裝置采用同軸式器機組而不采用分軸式是因為同軸式與分軸式相比有以下優點： 1． 產安全性能可靠； 2． 然停時沒有因負荷飛車危險； 3． 機電平衡性好； 4． 投資回收期較短 為了更好的節能，還應采取以下措施： 1． 降低煙道氣含氧量。 2． 更多采用高溫煙道氣預熱空氣。 3． 增加換熱面積。 4． 在能流上使用更多的計算儀表。 5． 加強有關操作員和技術人員的節能 訓練。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 能量回收與環境保護 24 6． 更多利用余熱來預熱鍋爐進水。 ，優化處理，使低負荷運轉裝置更適應低處理量操作。 環境保護 催化裂化環境 污染的來源與防治 催化裂化 是靠催化劑的作用，在一定溫度、壓力條件下使原料油經過一系列化學反應，裂化成輕質油產品的生產過程。催化裂化原料（常壓渣油）中含有較多的硫化物、氮化物、氧化物和重金屬，在催化過程中將轉移到產品、催化劑、工藝廢水中，有的隨煙氣和催化劑粉塵排放到周圍環境中，造成污染。大功率機械等，造成噪聲污染。其主要污染油：水污染、大氣污染、廢渣污 染、噪聲污染。 ⑴ 污水的來源及治理 ① 污水的來源 含硫污水 :主要來源于分餾塔頂油氣分離器切水、富氣洗滌水 、 液態烴水洗水、穩定塔頂油氣分離囂切水。這種污水中除含有大量硫化物、氨、氮外，含酚量也較多，還有氰化物等。 含堿污水 ： 主要來源于柴油、汽油、液態烴堿洗后的水洗水。污水中主要有游離態的 NaOH，還會有較大量的 油 及少量的酚和硫。 含油污水 ：除 含 硫 、含堿污水以外的 其他 含油污水，如機泵冷卻水、沖洗地面水等。 ② 污水的治理 含 硫 污水的治理 ： 含 硫 污水預處理方法有空氣氧化法和蒸汽汽提法。空氣氧化法適用于污水中 硫 化氫 含量較低的工況。蒸汽汽提法適用于污水中硫化氫、氧含量變化幅度較寬的工況。 含油污水處理 ： 煉油廠對含油污水大多采用隔油、浮選、生化曝氣、砂濾的二級處理工藝。為了提高凈化效果，有的采用活性炭吸附 (或臭氧氧化 )等三級深度處理工藝。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 能量回收與環境保護 25 含堿污水處理 ： 含堿污水中主要含有游離狀態的燒堿、油及少量酚和硫化物。其處理方法是先經中和池中和后，再匯入含油或含鹽污水經隔油、浮選、生物氧化等處理。 【 23】 ⑵ 廢氣的來源及治理 ① 廢氣的來源 催化裂化裝置在加工過程中，有害氣體主要來源于再生器燒焦時產生的煙氣，其中 C0 約 6%～ 10% (體積 )，還有 S02，、 NOx、 CO2以及催化劑粉塵等。 ② 廢氣的治理 一氧化碳氣體污染防治 :采用 CO鍋爐 、 采用助燃劑再生新工藝 、 采用燒焦罐再生新工藝。 二氧化硫 、氧 化氮的防治 ： 治理技術措施分為兩個方面，一是重油催化裂化原料 油 經加氫脫硫預處理。二是采用高煙囪排放的方法，作為煉油廠過渡性的大氣污染的防治 措施。 ③ 粉塵的防治 催化裂化裝置的粉塵，主要來自催化劑的 裝卸 和工藝操作損失，特別是再生煙氣中攜帶有大量催化劑粉塵直接排空，嚴重污染了大氣 。 有 煙 氣能量回收機組的，經三級旋風分離器分離出大量催化劑。但凈化 煙氣中廢催化劑多屬飄塵。排至大氣中仍然污染環境，因此應加以處理，處理方法有以下幾種 ： 采用高效三級旋風分離器 、 采用電除塵器 、采 用電除塵器 。 ④ 烴類損失及防治 在催化裂化生產的各個環節中， 原料油 、 輕 質油、液態烴和干氣都會產生不同烴類的損失，并散發到大氣中，造成對大氣的污染 ， 催化 裂 化裝置的加工損失大都接近 1%。所以，加強生產管理，消滅跑、冒、滴、漏 ，杜絕 不合 理 的排放，是防止烴類損失的主要途徑。 ⑶ 廢渣的來源及治理 ① 廢渣的來源 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 能量回收與環境保護 26 催化裂化的廢渣主要是堿渣和廢催化劑。堿渣來自汽、 柴油 堿洗 和 液化氣堿洗。 ② 廢渣處理 堿渣的治理 ， 從堿渣中回收硫化鈉和硫氫化鈉 ； 二氧化碳或二氧化硫中和生產碳酸 鈉 或硫酸 鈉 和 粗酚； 催化裂化分餾塔頂注氯代替堿洗工藝。廢催化劑的治理 ：代替白土精制油品 的 使用 。回收混同新鮮催化劑再使用 。經煙囪 直接 排大氣。 ⑷ 噪聲的來源及防治 ① 噪聲的來源 催化裂化噪聲污染源主要來自再生煙氣放空 (120dB)及 機 泵電動機 (100dB)、空冷器風機、加熱爐火嘴、氣體放空口、蒸汽放空口、調節閥、管道，尤其是主風機 (103dB)、氣壓機的噪聲危害最大。 ② 噪聲的防治 加熱爐降低 噪音 措施有 :采用低噪聲噴嘴降低噴射噪聲、采用 消聲罩、隔聲圍墻。主風機、氣壓機降低主風機噪聲的措施有 :在風機進、出口安裝消聲器，噪聲可降低 10dB。安襲隔聲罩式把風機設置在隔聲室中，使噪聲傳播不出來 。或者便工人在隔聲室內工作 。范風機與基礎的剛性連接改為彈性連接 。 采用低噪聲電機。空氣冷卻器降低噪聲的措施有 :設置隔聲墻、吸聲屏 、 隔聲罩 或 采用新型低噪聲風 機。 清潔生產 ⑴ 清潔生產的基本思想 清潔生產的基本思想是從生態經濟系統的整體優化出發，對物質轉化的全過程不斷采取戰略性的綜合預防措施，提高物料和能源的利用，減少廢物的產生和排放，也就是對產 品的生產進行全過程控制，降低對資源的過度使用，減少環境和人類自身的風險。這寫可持續發展的基本要求即資源的永續利用和環境容量的持續承載能力是 相 符合的。 ⑵ 清潔生產的基本內容 清潔生產的基本內容 包括： 生產過程中使用 清潔的能源、清潔的生產過程、清 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 能量回收與環境保護 27 潔的產品。 ⑶ 清潔生產的對催化裂化的意義 就 煉油廠 來說 ，推行清潔生產第一，可降低水耗、能耗、物 耗，提高原料轉化率，減少污染、降低成本；第二，可以樹立良好的企業形象；第三，使產品能夠通過 ISO9000 質量認證，從而參與國際競爭；第四，符合國家環保法律。總之，實現清潔生產 是提高環境效益和經濟效益的客觀要求，也是煉油廠在市場經濟的壓力下的自覺行為和必由之路。 在催化裂化以后的發展中，我們要把清潔生產思想加入其中，提高