催化裂化裝置打終止劑的作用

A. 催化裂化過程詳解

一般催化裂化裝置的加工過程分為反再部分、分餾部分、吸收穩定部分，下面分別介紹
.1反應-再生系統

原料油經過加熱汽化後進入提升管反應器進行裂化。提升管中催化劑處於稀相流化輸送狀態，反應產物和催化劑進入沉降器，並經汽提段用過熱水蒸氣汽提，再經旋風分離器分離後，反應產物從反應系統進入分餾系統，催化劑沉降到再生器。在再生器中用空氣使催化劑流化，並且燒去催化劑表面的焦炭。煙氣經旋風分離器和催化劑分離後離開裝置，使催化劑在裝置中循環使用。
反應系統主要由反應器和再生器組成。原料油在裝有催化劑的反應器中裂化，催化劑表面有焦炭沉積。沉積的焦炭的催化劑在再生器中燒焦進行再生，再生後的催化劑返回反應器重新使用。反應器主要為提升管，再生器為流化床。
再生器的主要作用是：燒去催化劑上因反應而生成的積炭，使催化劑的活性得以恢復。再生用空氣由主風機供給，空氣通過再生器下面的輔助燃燒室及分布管進入。
在反應系統中加入水蒸汽其作用為：
（1）霧化——從提升管底部進入使油氣霧化，分散，與催化劑充分接觸；
（2）預提升——在提升管中輸送油氣；
（3）汽提——從沉降器底部汽提段進入，使催化劑顆粒間和顆粒內的油氣汽提，減少油氣損失和焦炭生成量，從而減少再生器負荷。汽提水蒸氣占總水蒸氣量的大部分。
（4）吹掃、松動——反應器、再生器某些部位加入少量水蒸氣防止催化劑堆積、堵塞。

2分餾系統

由反應器來的反應產物油氣從底部進入分餾塔，經塔底部的脫過熱段後在分餾段分割成幾個中間產品：塔頂為富氣，汽油，側線有輕柴油，重柴油和回煉油，塔底產品為油漿。輕、重柴油分別經汽提後，再經換熱，冷卻後出裝置。
分餾系統主要設備是分餾塔，裂化產物在分餾塔中分餾成各種餾分的油品。塔頂汽在粗汽油分離罐中分成粗汽油和富氣。

3吸收—穩定系統

該系統主要由吸收塔，再吸收塔，解吸塔及穩定塔組成。從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油部分，而粗汽油中則溶解有C3，C4 組分。
吸收—穩定系統的作用就是利用吸收和精餾方法，將富氣和粗汽油分離成干氣（C2），液化氣（C3 、C4）和蒸汽壓合格的穩定汽油。

B. 催化裂化裝置吸收穩定系統的原理是什麼

催化裂化生產過程的主要產品是氣體、汽油和柴油,其中氣體產品包括干氣和液化石油氣,干氣作為本裝置燃料氣燒掉,液化石油氣是寶貴的石油化工原料和民用燃料。

所謂吸收穩定,目的在於將來自分餾部分的催化富氣中C2以下組分與C3以上組分分離以便分別利用,同時將混入汽油中的少量氣體烴分出,以降低汽油的蒸氣壓,保證符合商品規格。

吸收-穩定系統包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩定塔以及相應的冷換設備。

由分餾系統油氣分離器出來的富氣經氣體壓縮機升壓後,冷卻並分出凝縮油,壓縮富氣進入吸收塔底部,粗汽油和穩定汽油作為吸收劑由塔頂進入,吸收了C3、C4(及部分C2)的富吸收油由塔底抽出送至解吸塔頂部。

吸收塔設有一個中段迴流以維持塔內較低的溫度,吸收塔頂出來的貧氣中尚夾帶少量汽油,經再吸收塔用輕柴油回收其中的汽油組分後成為干氣送燃料氣管網。吸收了汽油的輕柴油由再吸收塔底抽出返回分餾塔。

解吸塔的作用是通過加熱將富吸收油中C2組分解吸出來,由戚攜塔頂引出進入中間平衡罐,塔底為脫乙烷汽油被送至穩定塔。穩定塔的目的是將汽油中C4以下的輕烴脫除,在塔頂得到液化石油氣〈簡稱液化氣〉,塔底得到合格的汽油——穩定汽油。

吸收解吸系統有兩種流程,上面介紹的是吸收塔和解吸塔分開的所謂雙塔流程;還有一種單塔流程,即一個塔同時完成吸收和解吸的任務。雙塔流程優於單塔流程,它能同時滿足高陸伏高吸收率和高解吸率的要求。

C. 催化裂化再生器的再生器的主要類型

以上主要是討論了再生器的一般工藝結構，下面對再生器的幾種主要類型的工藝特點分別進行討論。 單段再生是只用一個流化床再生器來完成全部再生過程。由於工藝和設備結構比較簡單，故至今仍被廣泛採用。圖1是單段再生器的工藝簡圖。
對分子篩催化劑，一單段再生的溫度多在650-700℃之間，當催化劑的水熱穩定性好時，有的還提高到730℃，但高溫也會受到設備材質的限制。對處於熱平衡操作的裝置，再生溫度與反應溫度的差值Δt（兩器溫差）和待生催化劑含炭量與再生催化劑含炭量的差值ΔC（炭差）之間有近似直線關系:
Δt=KΔC
式中的K值主要是再生煙氣中CO2和CO的比值及過剩空氣率的函數。在一定程度上，K值也受到待生催化劑的汽提效果及催化劑比熱容的影響。當ΔC達到0.7%-0.9 %（質量分數）時，相應的勻為150-200℃，再生催化劑含炭量降低至0. 1%- 0.2%（質量分數）。
再生溫度對燒焦反應速率的影響十分顯著，提高再生溫度是提高燒焦速率的有效手段。但在流化床再生器中，燒焦速率還受到氧的傳遞速率的限制，而氧的傳遞速率的溫度效應相對要小得多。而且，在高溫下，催化劑的水熱失活也比較嚴重。因此，在單段再生時，密相床層的溫度一般很少超過730℃。
在燒焦反應中原生的COZ和CO的比值是催化劑種類和溫度的函數，一般為0. 7-0.9。由於在離開密相床層前，CO會在催化劑顆粒內的孔隙及外部空間與氧進行均相氧化反應。因此，工業再生煙氣中的CO2和CO比值一般達到1.0-1.3，有的還會更高些。其中，在稀相區的CO燃燒占相當一部分比例，從而使稀相溫度升高而高於密相溫度。向再生器加入CO助燃劑一可使CO的相當一部分甚至全部在密相床內燃燒，提高密相床的溫度和燒焦速率，使再生催化劑含炭量降低，從而提高輕質油收率並降低焦炭產率，使經濟效益明顯提高。
使用CO助燃劑的另一個重要的好處是可以防止二次燃燒。稀相區的催化劑濃度一般為4-20kg/m。由此計算得到催化劑的熱容量約為煙氣的3-15倍，因此，煙氣夾帶的催化劑可以成為吸收CO燃燒產生的大量熱量的熱阱，減少稀相區的溫升。當煙氣進入一級旋風分離器後，其中的催化劑濃度降低至0. 1 kg/m以下，其熱阱作用不復存在。如果煙氣中的含氧量超過某個數值，CO的燃燒就會失控而使溫度大幅度升高，又進一步加快了燃燒速率，直到把煙氣中的氧全部耗盡為止。此時的溫升可以高達400℃以上，造成操作波動甚至燒壞設備。這種現象稱為二次燃燒，也叫尾燃。在不使用CO助燃劑時，再生溫度高或煙氣中氧濃度高就比較容易發生二次燃燒。當使用CO助燃劑而只是使部分CO燃燒時也還是要控制煙氣中的氧含量以避免發生二次燃燒。在使用CO助燃劑而CO完全燃燒時則對煙氣中的氧含量沒有嚴格的要求。
提高空氣通過床層的流速能提高氧的傳遞速率，從而提高燒焦強度。工業上一般採用的空氣線速為0.6-0.7m/s。提高氣速會使床層密度下降，燒焦強度雖然提高了，但床層單位容積的燒焦能力反而下降，抵消了高線速的好處。單段再生器也有採用高達1.0m/s以上的線速的，但其稀相區必須擴大直徑。
提高再生壓力可提高氧濃度，使燒焦速率提高。由於兩器壓力平衡的要求，再生壓力的提高必然也使反應壓力提高，導致焦炭產率增大。下業裝置採用的再生器壓力在0.25-0.40MPa（絕）的范圍內，對於含渣油的原料則裂化反應壓力不宜高於0.25 MPa（絕），相應的再生壓力不宜高於0.30MPa（絕）。
單段再生的主要問題是再生溫度的提高受到限制和密相床層的有效催化劑含炭量低。 兩段再生是把燒焦過程分為兩個階段進行。在第一段燒去焦炭堂的80%-85%，餘下的在第二段再用空氣及在更高的溫度下繼續燒去。兩段再生可以在一個再生器筒體內分隔為兩段來實現，也可以在兩個獨立的再生器內實現。圖4是Kellogg公司的上下疊置式兩段再生器的簡圖。
與單段再生相比，兩段再生的主要優越性有:
①對全返混流化床反應器，從反應動力學角度看，有效的催化劑含炭量等於再生器出口的再生催化劑含炭量，由於在第一段再生時只燒去大部分焦炭，第一段出口的半再生催化劑的含炭量高於再生催化劑的含炭量，從而提高了燒焦速率。
②在第二段再生時可以用新鮮空氣（提高了氧的對數平均濃度）和更高的溫度，於是也提高了燒焦速率。
③焦炭中的氫的燃燒速率高於碳的燃燒速率，當燒去約80%的碳時，氫已幾乎全部燒去，因此第二段內的水汽分壓可以很低，減輕了催化劑的水熱老化程度。而且，第二段的催化劑藏量比單段再生器的藏量低，停留時間較短。這兩個因素都為提高再生溫度創造了條件。
當對再生催化劑含炭量要求很低時，例如<0. 1%時，兩段再生有明顯的優越性。但是當要求再生催化劑含炭量高於0.25%時，兩段再生反而不如單段再生。
兩段再生時，第一段和第二段的燒焦比例有一個優化的問題，除了考慮在第一段基本上燒去焦炭中的氫之外，還應從燒碳動力學的角度來進行優化。對工業裝置，一般是在第一段燒去焦炭量的80%-85%。 從流態化域來看，單段再生和兩段再生都屬於鼓泡流化床和湍動床的范疇，傳遞阻力和返混對燒焦速率都有重要的影響。如果把氣速提高到1.0m/s以上，而且氣體和催化劑都向上流動，就會過渡到快速流化床區域。此時，原先成絮狀物的催化劑顆粒團變為分散相，氣體轉為連續相，這種狀況對氧的傳遞十分有利，從而強化了燒焦過程。此外，隨著氣速的提高，返混程度減小，中上部甚至接近平推流，也有利於燒焦速率的提高。在快速流化床區域，必須要有較大的固體循環量才能保持較高的床層密度，從而保證單位容積有較高的燒焦量。
催化裂化裝置的燒焦罐再生（亦稱高效再生）就是採用上述快速流化床的一種方式。圖5是工業化的快速流化床再生器簡圖。
圖5中的核心設備是燒焦罐。為了保持燒焦罐的密相區的密度達到70-120kg/m，從第二密相床通過循環斜管引入大流量的催化劑。除了此作用以外，循環催化劑還起到提高燒焦罐內起燃溫度的作用。進入燒焦罐的待生催化劑的溫度一般在500℃左右，空氣的溫度約為150-200℃，兩者混合後的溫度只有450℃左右，不可能達到高效再生。因此，從第二密相床引入的高溫再生催化劑，使燒焦罐底部的起燃溫度提高到660-680℃。在工業裝置中，燒焦罐的燒焦強度約為450-700kg/（t·h），燒去的焦炭量約占總燒焦量的85%-90%。
稀相管內的密度很小，燒去的焦炭量不大，其主要作用是使CO進一步燃燒成CO2當燒焦罐的溫度低於700℃時，CO的均相燃燒很難進行完全。
第二密相床的主要功能是作為再生器與反應器之間的緩沖容器，需有一定的藏量。進入第氣密相床的空氣量只佔燒焦總空氣量的10%左右，氣速很低，屬於典型的鼓泡流化床，其燒焦強度只有30-50 kg/（t·h）。
由於第二密相床和稀相管的燒焦強度低，故整個再生器的綜合燒焦弧度約為200-320 kg/（t·h）。
針對第二密相床燒焦強度低的間題，國內外都做了不少改進的開發研究工作，其主要的改進方向是提高氣速、降低床層密度、減少氧氣的傳遞阻力。國內開發成功的快速床串聯再生工藝提高了第二密相床的燒焦強度，使整個再生器的綜合燒焦強度達到了310 kg/（t·h）。其主要的措施是把燒焦罐出門的煙氣全部引入第二密相床，使氣速達到1.5-2.0m/s，變成兩個串聯的快速流化床再生器。
燒焦罐再生器實際上是由一個快速流化床（燒焦罐）與一個湍動床或鼓泡流化床（第二密相床）串聯而成。對現有的工業裝置，欲採用這種方式的難度很大。因此，現有裝置的改造多採用在原有的湍動床再生器之後串聯一個較小的燒焦罐，稱為後置燒焦罐再生。圖6是其中比較常用的一種後置燒焦罐再生流程簡圖。

D. 如何在催化裂化反應器中實現催化劑的循環

在催化裂化反應器中實現催化劑的循環：一般催化裂化裝置的加工過程分為反再部分、分餾部分、吸收穩定部分。

催化裂化的反應器是流化床，在再生器溫度達到650℃以上時，保持低主風量、低再生壓力，迅速向再生器加催化劑，並保證床溫不低於350℃，若床溫下降過快減慢加劑速度，等催化劑蓋過燃燒油噴嘴，可以噴燃燒油升溫。

類型

移動床催化裂化用的是小球硅酸鋁催化劑。流化床催化裂化用的是微球硅酸鋁催化劑。現代提升管催化裂化用的是微球分子篩催化裂化催化劑。控制短的接觸時間可以減少縮合反應，減少焦炭的生成。所用原料為減壓餾分油、焦化蠟油、脫瀝青油等餾分油者，稱餾分油催化裂化；所用原料為常壓渣油、減壓渣油或餾分油中摻入渣油，都稱渣油催化裂化。