催化裂化装置反应
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作者: 孟海涛
【摘要】催化裂化是最重要的重质油轻质化的过程之一，在汽油和柴油等轻质油中占有很重要的地位。催化裂化的装置投资少，占地面积小。同时采用两段工艺再生，较一段再生可提高胶烧强度35%，采用助燃气剂完全再生。同轴式催化裂化装置的反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制；采用垂直提升管和90°耐磨弯头；原料用多个喷嘴喷入提升管。
【关键词】催化裂化 再生 提升管
1概述
重油催化裂化是原油二次加工最重要的工艺过程，同时生产液化石油气、汽油、煤油和柴油。随着我国工业的发展，炼油形成了以催化裂化（FCC）为主体，延迟焦化、加氢裂化等配套的工艺路线。催化裂化一般以减压渣油和焦化蜡油为原料，但随着炼油工业的发展和市场对轻质油品的大量需求，部分炼油厂开始掺炼减压渣油进行生产。国外新开发的重油催化裂化技术有：渣油加氢处理（VRDS）一催化裂化（FCC） 组合工艺、毫秒催化裂化工艺（MSCC）双台组合循环裂化床工艺、剂油短接接触工艺（SCT）、双提升管工艺、两段渣油改质技术等。国内开发的灵活双效催化裂化工艺（FDFCC）、VRFCC技术、催化裂化（MIP）新技术等等。
两段提升管催化裂化（TSRFCC）新技术――TSRFCC可大幅度提高原料的转化深度，同比加工能力增加20-30%；显著改善产品分布，轻油收率提高2-3个百分点，液收率提高3-4个百分点，干气和焦炭产率大大降低；产品质量得到明显改善，汽油烯烃含量下降20个百分点以上。柴油密度减小、十六烷值提高，汽油和柴油的硫含量都明显降低。采用两段提升管催化裂化技术可使企业获得巨大的经济效益。
渣油加氢处理一催化裂化组合工艺基础研究的应用――它是在对加氢处理和催化裂化两种工艺过程的特点、原料产品性质及加工方案进行深入研究的基础上，经过理论分析，实验室及工业试验后开发出的一种新的石油加工工艺。流化催化裂化（FCC）是现代化炼油厂用来改质重质瓦斯油和渣油的核心技术，是炼厂获取经济效益的一种重要方法。
2.反应再生系统操作条件
2.1反应压力。对于催化裂化反应，提高反应压力有利于吸附而不利于脱吸。温度的提高，可提高转化率，但同时也增加了原料中重质组分和产物在催化剂上的吸附量，从而提高生焦的反应速度，使焦炭产率明显提高，气体中烯烃产率下降，汽油产率略有下降，但稳定性提高。
一般来说，提高压力是增加装置处理能力的主要手段，压力提高后焦炭产率增加，为了降低焦炭产率，则可以采用增加蒸汽量的方法降低油气分压。
压力对反应的影响较大，实际操作时压力一般是固定不变。由于反应―再生系统压力平衡的要求，反应压力和再生压力之间必须保持一定的压差，不能随意变动。
2.2反应温度。反应温度对催化裂化的反应速度和产品的产率分布以及产品的质量都有显著的影响。提高反应温度，反应速度常数增大，反应速度增大。温度每升高10%～20%反应速度约提高10%～20%。当反应温度提高时，热裂化反应的速度提高较快。反应温度升至很高时，热裂化反应渐趋重要，产品不饱和度增大。因此，当反应温度升高时，如果转化率不变则汽油产率降低，气体产率增加，而焦炭产率略有下降。
2. 3再生温度。提高再生温度可大大提高炭燃烧的速度。对烧掉同样数量的焦炭，加快烧焦速度可使再生器体积减小。对分子筛催化剂来说，常规再生温度一般为650℃～680℃；为避免催化剂在高温下水热失活，在完全再生条件下，最高不超过700℃～760℃；对于两段再生，第二段再生器几乎没有水蒸气存在，再生温度可达800℃以上，可实现无助燃剂高温完全再生，使再生剂含碳量降低0.03%～0.10%。
在反应系统中加入水蒸汽其作用为：（1）雾化――从提升管底部进入使油气雾化，分散，与催化剂充分接触；（2）预提升――在提升管中输送油气；（3）汽提――从沉降器底部汽提段进入，使催化剂颗粒间和颗粒内的油气汽提，减少油气损失和焦炭生成量，从而减少再生器负荷。汽提水蒸气占总水蒸气量的大部分；（4）吹扫、松动――反应器、再生器某些部位加入少量水蒸气防止催化剂堆积、堵塞。
2.4 再生压力。提高再生器压力，反应器压力也要相应提高。提高再生器压力就可以使氧分压提高，从而加快碳燃烧速度。再生器压力的选定以如何更有效的回收再生烟气能量，再生器压力既要有利于催化剂的再生，又要有利于提高烟气能量回收的效率。在实际生产中，再生压力单参数控制或反应再生两器控制。
2.5反应时间。反应时间与温度、再生剂碳含量、原料性质等共同决定原料的转化率和产品分布。对于提升管催化裂化，反应时间（s）=提升管有效长度（m）/油气平均线速（m/s），其中提升管有效长度是指从原料油喷入口到提升管出口的长度，油气平均线速是指上述两点处线速度的对数平均值。可见，反应时间是反应油气在提升管中的停留时间。在其他相同条件下，油气的停留时间越长，转化率越高。因此，要取得在家的产品分布（轻质油收率或总液收率最大），必须控制适宜的反应时间。提升管催化裂化的反应时间一般为2s～4s，反应时间太短，单程转化率过低；反应时间太长，会出现过渡裂化，使产品分布变差。
整个反应系统主要由反应器和再生器组成。原料油在装有催化剂的反应器中裂化，催化剂表面有焦炭沉积。沉积的焦炭的催化剂在再生器中烧焦进行再生，再生后的催化剂返回反应器重新使用。反应器主要为提升管，再生器为流化床。
再生器的主要作用是：烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复。再生用空气由主风机供给，空气通过再生器下面的辅助燃烧室及分布管进入。
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