150萬噸年渣油催化裂化反應再生系統工藝設計畢業設計(已改無錯字)

　　

【正文】 至90℃返回31層。中段回流油由一中回流油泵（P207/AB）從15層下的集油箱中抽出，溫度是270℃，先送至穩定塔重沸器（E308）與穩定塔（T304）底油換熱，換熱后的溫度約為245℃，然后經一中循環油—渣油換熱器（E202）與渣油進料進行換熱，再經一中循環油蒸汽發生器（E211）發生低壓飽和蒸汽與熱水換熱器（E212）換熱，一中段回流油被冷卻至190℃返回分餾塔第19層。二中循環從分餾塔第三層抽出，由二中循環油泵（P208/AB）加壓二中段回流油蒸汽分離器（E213）發生裝置所需的蒸汽，二中回流汽油被冷卻至280℃返回分餾塔第5層。油漿由分餾塔底抽出由泵（P203/AB）加壓打出后分成兩路，一路送提升管反應器，一路經油漿—渣油換熱器（E203/AB）與原料渣油換熱后，經油漿蒸汽發生器（E214）發生裝置所需的蒸汽。油漿被冷卻至290℃返回分餾塔第一層塔板下的溢流盤上，也油一部分返回分餾塔頂，用以控制分餾塔底的溫度。 吸收穩定系統 經氣體壓縮機（C301）壓縮至（絕）(P209/AB)加壓后的洗滌水，以及來自吸收塔底的吸收油和來自解吸塔(T302)頂的解吸氣，再壓縮富氣冷凝冷卻器(E301/ABCD)冷卻至40℃，進入氣壓機出口油氣分離器(V302)壓縮富氣再油氣分離器中進行氣液分離，所得到的油氣吸收塔底部進入吸收塔，與塔頂下來的吸收劑進行逆流接觸。吸收過程中放出的熱量，由兩個中段回流取走，一中段是由25層抽出取熱后返回24層，二中段是從9層抽出，取熱后返回8層，從吸收塔抽出的貧氣進入再吸收塔(T303)K底部與吸收輕柴油進行逆流接觸，吸收氣體中攜帶的油氣組分，被吸收的氣體從再吸收塔頂出口作為產品送出裝置，還有少部分送到提升管反應器的預提升段。 氣壓機出口油氣分離器(V302)中，氣液分離得到的凝縮油解吸塔進料泵(P301/AB)抽出經解吸塔進料換熱器(E302)加熱至80℃，進入解吸塔下部。解吸塔底由重沸器(E303)提供熱量，以脫出富氣吸收油重C2組分，解吸塔底脫乙烷汽油由穩定塔進料泵(P302/AB)從解吸塔抽出，經穩定塔進料換熱器底與穩定汽油換熱，使脫乙烷汽油達160℃進入穩定塔中部。穩定塔(T304)底由穩定塔底重沸器(E305)提供熱源，C4以下的輕組分從穩定塔出來，能干穩定塔冷凝器(E306)冷卻后進入穩定塔回流油罐(V303)進行氣液分離，氣液平衡后得到的液化石油氣由穩定塔回流油泵(P303/AB)從回流油罐重抽出，一部分作為穩定塔頂回流送至穩定塔頂部；另一部分作為產品送產品精致加工工序，穩定汽油至穩定塔底重沸器出來，經穩定進料換熱器(E307)，解吸塔進料換熱器(E302)，穩定汽油—熱水換熱器(E308)，穩定汽油冷卻器(E309)分別與脫乙烷汽油，凝縮油，循環水換熱，然后被冷卻至40℃，大部分作為產品送出裝置。小部分用穩定汽油泵(P304/AB)加壓后，作為吸收塔的吸收劑送至吸收塔頂部。 主要操作條件反應——再生系統操作參數，在催化裂化裝置的生產中，我們總希望裝置有較大的處理量、較高的目的產品產率、較好的產品質量和較低的消耗，已收到最好的生產效果和最高的經濟效益。為了達到這個目的，我們必須掌握各種操作參數之間的關系及相互影響的規律，實現理想的平衡操作和最有化生產。對于產品產率和產品質量來說，這些條件都有其特殊的影響。由于催化裂化反應的復雜性，尤其在工業裝置上，許多操作參數是相互聯系的，又是相互制約的，常常在改變某個參數時會引起其他條件的變化。因此，我們必須在了解每個條件單獨影響的基礎上，在操作中作綜合分析，從而選擇合適的操作條件。 再生溫度再生溫度是影響燒焦速率的最重要因素之一。燒焦速度與再生溫度成正比，提高再生溫度可以大大提高燒焦速度。在600℃左右時每提高10℃，燒焦速度可以提高約20%。但是，提高再生溫度受到催化劑水熱穩定性和設備結構以及材料限制。對于常規再生來說，若使用硅酸鋁催化劑再生溫度一般在580600℃。若使用分子篩催化劑可在650℃左右操作，但要考慮二次燃燒的限制。對于完全再生，可在680700℃下操作。對于再生器為兩器兩段的再生裝置，可提高再生溫度到更高的溫度。取再生溫度T再=710℃ 再生壓力再生壓力是指再生器的頂壓，因為再生器和反應器是相通的，兩器的壓力是相互關聯的。因此還要考慮反應器與再生器的兩器平衡。因為只有反應、再生兩器達到壓力平衡，才能保證催化裂化穩定的進行。再生壓力對燒炭速度也有一定的影響，可參照燒炭速度方程（CBR公式）。但是值得考慮的是，再生壓力高，要求主風機出口壓力提高，同時再劑攜帶煙氣增多，煙氣的壓降隨之增大，煙氣中催化劑夾帶量增大，這是提高壓力的不利因素一般情況下，（表壓）取再生壓力P再= 再生煙氣中過剩氧含量再生煙氣中過剩氧含量標志著再生器中的氧分壓，過剩氧含量越大，燒焦速度越大，過剩氧含量增加，導致空氣量增加。氮氣含量增加，所以動力消耗大，對經濟效益不利。煙氣中的過剩氧含量是一個操作變數，它主要受二次燃燒的限制，%。完全再生裝置由于消除了二次燃燒的可能性，一般控制在35%。大大強化了再生過程。取過剩氧含量O2（過）=% 反應溫度反應溫度是指提升管反應器的出口溫度，反應溫度是催化裂化反應的最主要的影響因素之一，反應溫度對反應速度，產品分布，產品質量都有很大影響。溫度高則反應速度加快，能提高轉化率，但溫度對裂化反應速度影響比催化裂化影響大得多。當溫度提高到500℃以上時。熱裂化的比重逐漸增大，只是氣體中C1，C2增多，產品不飽和度增大。不過，即使這樣，仍以催化裂化反應為主。由于催化裂化為平行順序反應，而反應溫度有對各類反應的反應速度有不同影響。因此改變溫度就會影響產品分布和產品質量。如轉化率不變，提高反應溫度，汽油及焦炭降低，因此，氣體產率增加，而且由于提高溫度對促進分解反應和芳構化反應速度提高的程度高于氫轉移反應，因此使汽油中的烯烴和芳烴含量有所增加，故汽油辛烷值提高，一般工業生產的反應溫度常根據生產不同方案采用460520℃一般用510℃取反應溫度T反=510℃ 反應壓力反應壓力是指反應沉降器的頂壓，反應壓力主要根據再生壓力和催化裂化反應要求來確定。提高反應壓力就是提高反應器內的油氣分壓，油氣分壓的提高以為著反應濃度的增加。因此反應速度加快，從而提高了轉化率。壓力的變化對產品的分布也有很大的影響:提高反應壓力，生焦率上升明顯，干氣產率也會增加，汽油產率有所降低。在生產中，希望最大限度的降低焦炭產率。另外，為了保證分餾塔等設備的正常壓力操作，反應壓力的選擇也不能太小。實際操作中，反應——再生器之間須保持一定的壓差。（表壓）取反應壓力P反=(表壓) 焦中氫碳比（H/C）焦中氫碳比可以影響燒焦的放熱情況。焦中氫碳比越大，反應深度大，縮合多，脫氫多。計算式如下：H/C=[（CO2+O2）]/[CO2+CO]其中：CO2CO2在干煙氣中的體積分數 COCO在干煙氣中的體積分數 O2 O2在干煙氣中的體積分數 反應時間反應時間是指催化劑與油氣的接觸時間，對提升管反應器就是油氣在提升管中的停留時間，催化裂化反應是一個平行順序反應，反應時間對反應深度和產品分布都有很大的影響。工業上一般取14S，加工渣油是采取更低的反應時間，以降低生焦率。取反應時間T反=3S 煙氣中CO與CO2比值（CO/CO2）這個比值與再生器的形式有關系。標志著不完全燃燒和完全燃燒。本設計再生器采用高效完全再燒的燒焦罐，并利用助燃劑，實現完全再燒。則取CO/CO2=0 原料的預熱溫度不同的原料和不同結構的原料噴嘴對預熱溫度有不同的要求。預熱溫度對進料霧化效果有很大影響，對產品質量和收率有不同程度的影響。同時，渣油的催化裂化不同于餾分油的催化裂化，餾分油的催化裂化過程是氣固兩相反應而渣油催化裂化是氣固液三相反應，隊伍話要求更高。霧化效果好則相同轉化率條件下焦炭和氣體產率下降，輕質油收率上升。霧化效果差，則焦炭產率上升。一般情況下預熱溫度高，霧化效果好。渣油（重質油）預熱溫度一般比餾分油低一些，因為生焦大，再生系統生產的熱量可以與新鮮原料換熱。取原料的預熱溫度T預=260℃ 再生劑含碳量（定碳）分子篩催化劑對再生劑的含碳量十分敏感。再生劑含碳量過高，分子篩催化劑活性和選擇性都會下降，因而大大降低了轉化率，汽油產率，溴價上升，誘導期下降。%，%。%。 裝置設備的特點（1） 由于原料的性質，決定了裝置屬于熱過剩類型，為了取走過剩熱量。設計采用了下流式可調外取熱器。（2） 采用帶有預混合管的高效燒焦罐再生器，進一步強化催化劑再生，%以下，充分發揮催化劑的選擇性。（3） 采用高溫短接觸時間和氣固接觸良好的提升管反應。提升管采用上下回徑，出口安裝T型快速分離器，以終止避免裂化二次反應，縮短劑油接觸時間。提高分離效率。（4） 為加強原料霧化效果，采用喉管式高效進料霧化噴嘴，控制出口線速度達7090%m/s可使油滴分離為平均直徑小于100微米的霧滴，同時，改善油劑接觸，適當加大進料的霧化蒸汽量，改善原料的霧化條件。（5） 采用再生催化劑金屬鈍化技術，抑制重金屬的污染，同時對降低氫氣和焦碳的生成是有效的。設計采用Y15催化劑，使用鈍化劑液收效果提高，氣體及焦碳產率下降。 （6） 采用一氧化碳助劑燃燒完全再生，避免二次燃燒。（7） 氣提段擋扳式選擇十層環型擋扳，空氣分布器采用分布管結構。（8） 反應器和再生器頂出口設計為外集氣室。外集氣室結構簡單，耐高溫，可以避免原來內集氣型結構復雜，高溫下受壓力影響大，容易變形斷裂等缺陷。這渣油催化裂化高反應溫度高再生溫度十分有利。 能量回收根據設計條件，煙氣從再生頂部出來的溫度在700℃左右，（表）左右。因此要回收煙氣似的壓力能和熱能。延期通過二級旋風分離器進一步除去催化劑粉塵之后，送入主風系統。采用煙氣透平、主風機、變速箱、電動發電機同軸串聯的形式。通過透平回收煙氣的勢能作功之后煙氣的勢能還很高，故還需進一步設置余熱鍋爐以吸收煙氣的顯熱。出余熱鍋爐的煙氣溫度控制在200℃左右，壓力接近于大氣壓，通過煙囪排入大氣中。開工時采用電啟動主風機，正常生產時靠透平作功帶動主風機和發電機。主風機選用MCL1003型四臺。該機的性能 入口流速：1550m3/min ； 入口壓力： 出口壓力： MPa ； 軸功率 ：5603KW 環境保護渣油催化裂化的環保問題是由其原料的特殊性決定的。治理難度遠遠超過餾分油催化裂化、渣油催化裂化的原料中污染物質含量的增加，在反應的過程中油品精制過程中又需要將其儲存，所以其污染物的排放也隨之增加。渣油催化裂化的環保治理技術是渣油催化裂化技術一個不可分割的主要組成部分。渣油中含有大量的硫氮化合物，在反應過程中，它們一部分進入焦炭中，燒焦時轉化為SOX和NOX化合物，如果直接排入大氣會嚴重污染環境，另一部分進入汽油、液化氣中，在使用過程中也會產生污染，另外煉油廠中的工藝廢水、煙塵和噪聲也是重要的污染源。（1）廢氣及粉塵防治使用CO助燃劑，降低CO在煙氣中的含量，使用SOX轉移催化劑回收煙氣中的硫，減少環境污染。裝置采用耐磨性能較好的催化劑，并使用三旋分塵，降低了煙氣中粉塵含量。（2）酸性水處理裝置分餾塔頂油氣分離器，氣壓機出口油氣分離器，以及穩定塔頂油水分離器均產生酸性水，在工藝流程上考慮分餾塔頂油氣分離器分出的酸性水作為富氣水洗用，不足部分由污水汽提裝置處理后的凈化水補充，氣壓機出口油氣分離器以及穩定塔頂油氣分離器的酸性水自壓送污水汽提裝置進行處理。（3）噪聲的防治噪聲主要來源為壓縮機、主風機、電機以及蒸汽放空裝置，為降低噪聲，在壓縮機、風機、電動機等設備處加上消聲器。3 設計計算 基礎數據處理量：130萬噸/年，年開工按8000小時計，其它數據見表5表1基礎數據表處理量t/a1300000焦碳產率%煙氣中氧氣量%焦中氫碳比（重）7/93空氣相對濕度%56大氣溫度℃15大氣壓力KPa101再生劑含碳量%表2 原料和產品性質項目原料油汽油柴油回煉油比重d204恩氏蒸餾10﹪9323640330﹪11225541950﹪13228643370﹪15231745090﹪173349489殘炭 w﹪回煉比：υ100（厘斯）苯胺點表3 產品收率產品總氣體汽油柴油焦炭合計產率w﹪100表4 氣體組成組分H2H2SC01C02C=2C03w﹪組分 C=3 IC04NC04C=41IC=4TC=42C=42w﹪表5 催化劑組成孔體積骨架密度充 氣密 度篩分組成 wt﹪ml/gg/mlg/ml＜20181。20～40181。40～80181。80～110181。＞110181。 再生部分計算 燃燒計算(1) 焦中碳量、氫量及硫量燒焦量=1300000%=18200 kg/h先計算干氣平均分子量M=34+2+16+30+28+44+42+58+56+56+56+58= kg/kmol焦中硫含量=原料中硫含量干氣中硫含量即1300000%―1300000%%32247。= kg/h= kmol/h則燒碳量=() 93%=燒氫量=() 7%=1262kg/h =631 kmol/h(2) 燒焦需空氣量和燃燒產物量①理論耗O2量碳生成二氧化碳耗氧量=1= kmol/h