反应-再生系统及工艺设计
催化裂化装置反应再生及分馏系统工艺设计方案
催化裂化装置反应再生及分馏系统工艺设计方案催化裂化装置是石油加工中重要的生产设备之一，可以将重油分解成轻质石油产品，是石油化工行业中重要的石油加工工艺。
催化裂化装置反应再生及分馏系统是催化裂化装置中关键的工艺部分，其设计方案对于催化裂化装置的运行效率起着至关重要的作用。
本文将对催化裂化装置反应再生及分馏系统工艺设计方案进行详细的讨论。
一、反应系统设计方案1.反应器类型：催化裂化装置反应器主要有固定床反应器和流化床反应器两种类型。
固定床反应器适用于生产规模较小的装置，具有投资成本低、操作稳定的优点；而流化床反应器适用于大型装置，具有热传递效率高、活性热阻小的优点。
2.反应器温度和压力：催化裂化反应需要在一定的温度和压力下进行，反应温度要保持在适宜的范围内，以保证反应的高效进行。
反应压力的选择要考虑反应器的强度和催化剂的稳定性。
3.反应催化剂选择：选择合适的反应催化剂是反应系统设计的关键之一、催化裂化反应中常用的催化剂有钌、钼氧化物和钽和小晶粒分子筛等。
选择催化剂时要考虑其稳定性、寿命和性能等因素。
二、再生系统设计方案1.再生气体选择：催化裂化装置再生系统需要使用再生气体来去除催化剂上的积炭物质。
常用的再生气体有空气、氧气和水蒸汽等。
再生气体的选择要综合考虑催化剂的特性和再生设备的技术要求。
2.再生温度和压力：再生温度对催化剂的再生效果有重要影响，要选择合适的再生温度，以保证催化剂的活性能得到有效的恢复。
再生压力的选择要考虑再生设备的设计和操作要求。
3.再生设备选择：再生设备主要有再生炉和再生器两种类型。
再生炉适用于小型装置，具有结构简单、操作方便的优点；再生器适用于大型装置，具有稳定的再生效果和高效的催化剂循环的优点。
三、分馏系统设计方案1.分馏塔类型：催化裂化装置的分馏塔主要有常压塔和减压塔两种类型。
常压塔适用于生产重质油品，具有生产成本低、操作稳定的优点；减压塔适用于生产轻质油品，具有产品质量好、产品收率高的优点。
反应——再生系统工艺计算
第七节反应—再生系统工艺计算目录一、再生器物料平衡和热平衡计算------------------------------------------21．燃烧计算-------------------------------------------------------------------3 2．再生器热平衡-------------------------------------------------------------6 3．再生器物料平衡----------------------------------------------------------8 4．附注------------------------------------------------------------------------10二、提升管反应器的设计-----------------------------------------------------121、基础数据--------------------------------------------------------------------122、提升管直径和长度计算--------------------------------------------------13三、再生器的工艺计算--------------------------------------------------------20四、旋风分离器系统的压力平衡--------------------------------------------24五、旋风分离器工艺计算-----------------------------------------------------26六、两器压力平衡------------------------------------------------------------33七、催化剂循环量的几种计算方法-----------------------------------------38反应—再生系统工艺计算这一章的主要目的是通过几个具体的例子掌握反应—再生系统工艺计算的基本方法。
石油化工催化裂化装置工艺流程图.docx
炼油生产安全技术一催化裂化的装置简介类型及工艺流程催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展。
有了微球催化剂，才出现了流化床催化裂化装置；分子筛催化剂的出现，才发展了提升管催化裂化。
选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以及经济效益具有重大影响。
催化裂化装置通常由三大部分组成，即反应？再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。
其中反应--再生系统是全装置的核心，现以高低并列式提升管催化裂化为例，对几大系统分述如下：㈠反应--再生系统新鲜原料（减压馏分油）经过一系列换热后与回炼油混合，进入加热炉预热到370 C左右，由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部，油浆不经加热直接进入提升管，与来自再生器的高温（约650 C ~700C ）催化剂接触并立即汽化，油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以7米/秒~8米/秒的高线速通过提升管，经快速分离器分离后，大部分催化剂被分出落入沉降器下部，油气携带少量催化剂经两级旋风分离器分出夹带的催化剂后进入分馏系统。
积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段，用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的少量油气。
待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器，与来自再生器底部的空气（由主风机提供）接触形成流化床层，进行再生反应，同时放出大量燃烧热，以维持再生器足够高的床层温度（密相段温度约650 C ~68 0 C ）。
再生器维持0.15MPa~0∙25MPa （表）的顶部压力，床层线速约0.7米/秒~1.0米/秒。
再生后的催化剂经淹流管，再生斜管及再生单动滑阀返回提升管反应器循环使用。
烧焦产生的再生烟气，经再生器稀相段进入旋风分离器，经两级旋风分离器分出携带的大部分催化剂，烟气经集气室和双动滑阀排入烟囱。
再生烟气温度很高而且含有约5%~10%CO 为了利用其热量，不少装置设有Co锅炉，利用再生烟气产生水蒸汽。
对于操作压力较高的装置，常设有烟气能量回收系统，利用再生烟气的热能和压力作功，驱动主风机以节约电能。
再生器反应器讲义讲解
1.烧焦段
上述各反应对除焦是必要的，但对催化 剂容易造成损害。它导致催化剂表面温度 上升，而高温则极大地增加了催化剂永久 性损害的危险。所以烧焦要控制好，这是 通过控制燃烧过程的氧含量来完成的。 氧含量过高造成温度过高，但氧含量过低 则燃烧不足。正常操作时，氧含量保持在 0.6～1.0摩尔％之间，这是使烧焦速度达到 最快，烧焦温度相对最低的最佳范围。
谢谢
催化剂入口
第一反应器原料入口 第一反应器流出物出口
催化剂 转移管 反应器原料 入口 反应物流出口
出物出口
第一反应器 第二反应器原料入口 第二反应器原料出口
二反应器流出物出口
中心管
第二反应器 最后反应器原料入口 最后反应器流出物出口 扇形筒
催化剂出口
零部件
2、扇形筒
一般由壁厚3mm的不锈钢板制成，外 表面上开有很长的长条孔，各开孔的圆角 处都不准有尖锐的棱角，制造要求精度很 高，每个扇形筒都紧贴在反应器壁上，采 用膨胀圈固定，但固定的紧密度很严格， 即要使扇形筒不能移动，保证其不会变形； 又要考虑在操作状态下扇形筒的热膨胀需 要的间隙；
3.干燥段
催化剂在进入铂重整反应器之前越干燥，那么它 的总体性能越好。高温和干燥时间长及足够的干 燥气体流速，有利于本步骤完成。足够的干燥气 体流速，能确保气体分布良好，热量充足；
4.冷却段
冷却区有两大作用：冷却去下游待处理的催
化剂，预热部分去干燥区的空气。 冷却的催化剂降低了下游催化剂输送设备的 材质方面的要求。 预热的干燥空气降低了空气加热器负荷，这 样可节约公用工程开支。
催化剂连续再生必须经历五个工艺过程， 既催化剂的烧焦﹑氧氯化﹑干燥﹑冷却﹑ 还原。其中四个过程是在再生器中完成的， 还原是在再生器外完成的。因此再生器的 结构要按能够完成四个工艺过程来设计， 必须满足催化剂连续再生工艺的要求。
150万吨年渣油催化裂化反应再生系统工艺设计
150万吨年渣油催化裂化反应再生系统工艺设计摘要在本设计中，使用大庆常压渣油作为原料，采纳汽油生产方案，进行渣油催化裂化反再系统的工艺设计。
催化裂化装置由反应再生系统，分馏系统，吸取稳固系统和能量回收系统组成。
本设计要紧针对反应再生系统进行设计运算。
由于渣油催化裂化的焦炭产率高，对再生器的烧焦能力要求较高，故本设计选用烧焦罐式再生器以实现高效完全再生。
在本设计中，基于设计的原料性质，参考国内同类装置的数据采纳高低并列式再生系统，提升过反应器和烧焦罐高温完全再生系统。
反应部分：反应器为原料油和催化剂充分接触提供必要的空间，本设计采纳提升管、汽提段、沉降器同轴布置，以减少生焦，提高轻质油收率。
再生部分：再生器的作用是烧焦，烧掉催化剂上的积炭，使催化剂上的活性得以复原。
本设计采纳带有预混合管的高效烧焦罐式再生器，可使催化剂含碳量降到0.1%以下，充分发挥了催化剂的选择性，延长了催化剂的寿命。
关键词：催化裂化，提升管，再生器，催化剂TECHNOLOGCIAL DESIGN FOR REACTION AND REGENERATION SYSTEM OF 150wt/a RFCCAbstractReaction and regeneration system technology of a 270wt/a RFCC processing DAQING atmospheric residue feedstock has been designed and calculated in this layout.The catalytic cracking unit is made up from reaction and regeneration system fractionation system，absorption and stabilization system and energy recover system. This layout is derected against reaction and regeneration system to compute.A high efficient and complete coke burning regenerator having high burning capacity was adopted because much coke was produced during RFCC process.In the design，Referring to the dates of feed and the same type reactors，I design a high-low parallel FCC reactor-regenerator system-riser reactor and coke container high temperature complete reactor-regenerator system. The part of reaction: the reactor develops sufficient room for feed oil and catalytic contacting completely. This kind of design is to reduce coke promote recall ratio of light oil. The part of regenerator system: the regenerator can burn up remaining carbon about catalytic to recover activity of CAT. General speaking，my design can reduce the ratio of carbon in CAT to 0.1%，so it makes full use of choice of CAT，extends the life of the catalyst.Keywords:catalytic cracking，riser，regenerator，catalyst名目1 文献综述 (1)1.1催化裂化工艺产生的背景及意义 (1)1.1.1国外催化裂化 (1)1.1.2国内催化裂化 (2)1.2催化裂化技术的现状及进展 (2)1.2.1国外催化裂化技术的现状及进展 (3)1.2.2我国催化裂化技术的现状及进展 (5)1.3重油催化裂化 (7)1.3.1重油催化裂化的原料 (8)1.3.2重油催化裂化的产品 (8)1.3.3重油催化裂化装置特点 (8)1.4催化裂化装置研究进展 (11)1.4.1催化裂化再生装置形式 (11)1.4.2催化裂化反应装置形式 (15)1.4.3催化裂化反应—再生两器排布方式 (19)1.4.4提升管末端快速分离器 (21)1.4.5进料雾化喷嘴 (24)1.4.6空气分布器 (26)1.4.7结语 (29)2 设计说明 (30)2.1 加工方案的确定及装置形式的选择 (30)2.1.1 加工方案 (30)2.1.2 装置形式的选择 (30)2.2 流程说明 (30)2.2.1 反应再生系统 (30)2.2.2 分馏系统 (32)2.2.3 吸取稳固系统 (34)2.3 要紧操作条件 (35)2.3.1 再生温度 (35)2.3.2 再生压力 (36)2.3.3 再生烟气中过剩氧含量 (36)2.3.4 反应温度 (36)2.3.5 反应压力 (37)2.3.6 焦中氢碳比（H/C） (37)2.3.7 反应时刻 (38)2.3.8 烟气中CO与CO2比值（CO/CO2） (38)2.3.9 原料的预热温度 (38)2.3.10 再生剂含碳量（定碳） (39)2.4 装置设备的特点 (39)2.5 能量回收 (40)2.6 环境爱护 (41)3 设计运算 (42)3.1 基础数据 (42)3.2 再生部分运算 (43)3.2.1 燃烧运算 (43)3.2.2 反应系统热平稳运算 (48)3.2.3 再生系统热平稳运算 (53)3.2.4 取热器的设计 (56)3.2.5 催化剂外循环管设计运算 (58)3.2.6 再生器结构尺寸运算 (59)3.2.7 催化剂输送管线 (64)3.2.8 旋风分离器的设计运算 (67)3.2.9 主风分布板的设计运算 (72)3.2.10 辅助燃烧室的设计运算 (73)3.2.11 能量回收的运算 (76)3.3 反应器部分运算 (78)3.3.1 提升管反应器的设计运算 (78)3.3.2 预提升管尺寸运算 (86)3.3.3 沉降器和汽提段尺寸运算 (86)3.3.4 旋风分离器的选型与核算 (91)3.4两器压力平稳运算 (93)4 工艺设计运算结果汇总 (98)4.1 反再系统要紧操作参数运算结果汇总 (98)4.2 反应系统物料平稳 (103)4.3 反应系统水平稳 (105)4.4再生器物料平稳 (106)4.5 再生器水平稳 (106)4.7 再生系统热平稳 (107)4.8 再生器外取热器设计结果汇总 (108)4.9 再生催化剂线路 (109)4.10 待生催化剂路线 (109)4.11 反再系统要紧操作条件 (110)致谢 (111)参考文献 (112)130万吨/年渣油催化裂化反再系统工艺设计1 文献综述1.1催化裂化工艺产生的背景及意义一样原油经常减压蒸馏后可得到10～40％的汽油，煤油及柴油等轻质油品，其余的是重质馏分和残渣油。
MTO工艺流程
M TO 技术的反应机理甲醇转化为烃类是非常复杂的反应, 其中包含了甲醇转化为二甲醚的反应, 和催化剂表面的甲氧基团进一步形成C- C 键的反应和一系列形成烯烃的反应。
在酸性分子筛催化剂上, 甲氧基通过与分子筛内预先形成的“碳池”中间物作用, 可以同时形成乙烯、丙烯、丁烯等烯烃,“碳池”具有芳烃的特征, 反应是并行的。
“碳池”一旦形成, 后续的形成烯烃的反应是快速反应, 因此, 反应具有自催化的特征。
采用小孔分子筛可以有效地扩大乙烯、丙烯和丁烯分子在分子筛孔道中的扩散时的差别, 提高低碳烯烃的选择性。
甲醇转化的产物乙烯、丙烯、丁烯等均是非常活泼的, 在分子筛的酸催化作用下, 可以进一步经环化、脱氢、氢转移、缩合、烷基化等反应生成分子量不同的饱和烃、C6+ 烯烃及焦炭。
甲醇、二甲醚也可以与产物烯烃分子发生偶合催化转化反应, 这些偶合的反应将比烯烃单独的反应更容易发生, 形成复杂的反应网络体系。
这样就构成了M TO以甲醇为原料制乙烯和丙烯的化学反应方程式和热效应为2CH3OH→C2H4+ 2H2O(△H = 11. 72 KJöm o l, 427℃)3CH3OH→C3H6+ 3H2O(△H = 30. 98KJöm o l, 427℃)操作条件：(以M TO- 100 做催化剂)反应温度: 400～500℃反应压力: 0. 1～0. 3M Pa再生温度: 600～700℃再生压力: 0. 1～0. 3M Pa反应器类型: 流化床反应器甲醇首先脱水为二甲醚(DM E) , 继续脱水生成包括乙烯和丙烯在内的低碳烯烃, 少量低碳烯烃则以缩聚、环化、脱氢、烷基化、氢转移等反应、生成饱和烃、芳烃及高级烯烃等。
主反应:2CH3OH→CH3OCH3+ H2O (1)CH3OH→C2H4+ C3H6+ C4H8 (2)CH3OCH3→C2H4+ C3H6+ C4H8 (3)副反应:CH3OH→CO + 2H2 (4)CH3OH→CH2O + H2 (5)CH3OCH3→CH4+ CO + H2 (6)工艺流程1.U O P / H Y D R O M T O 工艺2.中国科学研究院大连化物所的D M T O 工艺3.E x x o n M o b i l M T O 工艺4.中国石化上海石油化工研究院( S R I P T) 的S 一M T O 工艺（详见参考文献甲醇制低碳烯烃工艺技术新进展）主要两个工艺：U O P / H Y D R O M T O 工艺；中国科学研究院大连化物所的D M T O 工艺1.1 UOP/Hrdro 的MTO 技术UOP 公司在S A P O - 3 4 分子筛的基础上开发出了M T O - 1 0 0 甲醇转化制烯烃专用催化剂。
催化裂化的装置简介及工艺流程
催化裂化的装置简介及工艺流程概述催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展.有了微球催化剂，才出现了流化床催化裂化装置；分子筛催化剂的出现，才发展了提升管催化裂化。
选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以及经济效益具有重大影响。
催化裂化装置通常由三大部分组成，即反应/再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。
其中反应––再生系统是全装置的核心，现以高低并列式提升管催化裂化为例，对几大系统分述如下:(一）反应––再生系统新鲜原料(减压馏分油）经过一系列换热后与回炼油混合，进入加热炉预热到370℃左右，由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部，油浆不经加热直接进入提升管，与来自再生器的高温（约650℃～700℃）催化剂接触并立即汽化，油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以7米/秒～8米/秒的高线速通过提升管，经快速分离器分离后,大部分催化剂被分出落入沉降器下部，油气携带少量催化剂经两级旋风分离器分出夹带的催化剂后进入分馏系统.积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段,用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的少量油气.待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器,与来自再生器底部的空气（由主风机提供)接触形成流化床层,进行再生反应，同时放出大量燃烧热，以维持再生器足够高的床层温度(密相段温度约650℃～680℃）。
再生器维持0。
15MPa～0。
25MPa(表)的顶部压力，床层线速约0.7米/秒~1。
0米/秒。
再生后的催化剂经淹流管，再生斜管及再生单动滑阀返回提升管反应器循环使用。
烧焦产生的再生烟气，经再生器稀相段进入旋风分离器，经两级旋风分离器分出携带的大部分催化剂，烟气经集气室和双动滑阀排入烟囱.再生烟气温度很高而且含有约5%～10%CO,为了利用其热量，不少装置设有CO锅炉，利用再生烟气产生水蒸汽.对于操作压力较高的装置，常设有烟气能量回收系统，利用再生烟气的热能和压力作功,驱动主风机以节约电能。
催化裂化工艺流程及主要设备
➢分布器可分为板式(蝶形)和管式(平面树枝或环形)两种
重催再生器需设取热设备： a.内取热式 b.外取热式
主要要求有：
①再生剂的含炭量较低，一般要求低于0.2%，甚
至低于0.05%；
②有较高的烧碳强度，当以再生器内的有效藏量
为基准时，烧碳强度一般为100～250kg/(t.h)；
③催化剂减活及磨损较少； ④易于操作，能耗及投资少； ⑤能满足环保要求
①对于全混床反应器，第一段出口的半再生剂的含碳量 高于再生剂的含碳量，从而提高了烧碳速率；
②在第二段再生时可以用新鲜空气和更高的温度，提高 了烧碳速率；
③第二段内的水气分压可以很低，减轻了催化剂的水热 老化；且第二段的催化剂藏量比单段再生器的催化剂藏量低， 停留时间较短。因此，第二段可采用较高的再生温度。
从流化域来看，单段再生和两
段再生都属于鼓泡床和湍流床 的范畴，传递阻力和返混对烧 碳速率都有重要的影响。
你知道吗？
如果把气速提高到1. 2m/s
以上，而且气体和催化剂向 上同向流动，就会过渡到快 速床区域。
烧焦罐再生(亦称高效再生)就是 循环流化床的一种方式
二密床高度4~6m. 烟气流速 0.1~0.25m/s
稀相管高度8~15m.
烧焦罐再生 烟气流速7~10m/s
循环管是烧焦罐再生器的独有设备， 它的作用是把热催化剂从二密相返回 烧焦罐，提高烧焦罐底部温度和烧焦 罐密度，以提高烧焦速度并增加烧焦 能力。早期的烧焦罐装置循环比为 I~I.5，循环管直径与再生剂管直径相 当;近年设计的烧焦罐装置循环比为 1.5~2，循环管直径明显大于再生管 直径。
100~125mm厚的隔热耐磨衬里。 ➢ 伸到汽提段、沉降器内的部分只设耐磨衬里。 ➢ 提升管的上端出口处设有气-固快速分离机构，用于使催化剂与油气
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主要技术要求：
再生剂含碳低（一般要求低于0.2%， 甚至要求达到0.05%~0.01%）。 较高的烧焦强度：100~250kg/t.h。 100~250kg/t.h 催化剂减活与磨损条件比较缓和。 易于操作，能耗和投资少。 能满足环境要求。
三种再生组合类型—— 单段再生、两段再生、快速再生
单段再生
反应-再生系统的热平衡
470~530 ℃， 吸热反应 反 应 器 600~750℃ 强放热反应 再生器
高温的再 生催化剂
冷的待生 催化剂
再生取热技术：
多余热量用于发电，发生蒸汽，可供本 车间与相邻车间使用。 内取热技术 外取热技术：
下行式取热器（图9第六节 反应-再生系统
1、学习了解反应-再生系统的流程、设 备及操作方式。 2、学习了解提升管反应器基本结构与工 艺特点，设计指标。 3、学习了解再生器基本类型、结构与工 艺特点，设计指标。 学习方法：课堂介绍提纲携领，主要内 容以自学为主。
一、提升管反应器
直径：由进料量决定。线速度：
入口处：4~7m/s；出口处：12~18m/s。 ；
常规再生 CO2/CO(体积比) 1—1.3 . 燃碳强度kg/t.h 80-100 再生剂 含碳量% 0.15—0.20 0.10—0.20 0.05—0.10 助燃剂再生 3—200 80—120 高温再生 200—300 100--120
两段再生
两器再生 （不取热） 两器再生 （带取热） 两器逆流 再生
第七节 再-反系统的工艺计算
设计计算的主要内容： 再生器的物料平衡，决定空气流率与烟 气流率。 再生器烧焦计算，决定催化剂藏量。 再生器热平衡，决定催化剂循环量。 反应器物料平衡、热平衡，决定原料预 热温度，结合再生器热平衡决定燃烧油 量或取热设施。
设计计算的主要内容（续）：
再生器设备工艺计算：包括壳体、旋风 分离器、分布管（板）、淹流管、辅助 燃烧室、滑阀、稀相喷水等。 反应器设备工艺计算，包括气提段和进 料喷嘴的设计计算。 两器压力平衡，包括催化剂输送管路。 其它细节，如松动点的布置、限流孔板 的设计等。
稀相区：要求气速不能太高。
对于堆积密度较小的：0.6 ~0.7m/s； ； 对于堆积密度较大的：0.8 ~0.9m/s
从密相区至一级旋风分离器入口之间的空间 高度应大于TDH（分离空间高度）。 再生器内装有两级串联的旋风分离器。回收 固体颗粒的回收率为99.9%。 下部装有空气分布器：使空气沿整个床层均 匀分布。有碟形与分布管形两种。
单器再生
CO2/CO(体积比) 1.5—200 2—2.5 2—150 3--5 燃碳强度kg/t.h 150--200 80—120 80--120 60--80 再生剂 含碳量% 0.05-0.10 0.03-0.05 0.03-0.10 0.03-0.05
快速床再生
前置烧焦罐 CO2/CO(体积比) 50—200 燃碳强度kg/t.h 150--320 再生剂 含碳量% 0.05—0.20 后置烧焦罐 3—200 200—250 0.05—0.20 烧焦罐-湍流床 串联 50--200 200--350 0.05—0.10
二、再生器
国内最大的直径达16.8米。上段稀相段， 下部为密相段。 密相段的有效藏量：由烧碳负荷及烧碳 强度决定。
有效藏量——是指处于烧碳环境中的藏量。
密相区的直径：由空塔气速决定：
采用较低气速时为：0.8 ~1.0m/s 采用较高气速时为： 1.0~1.5m/s
密相区的床层高度一般为：5~7米。
高度：由反应时间确定：2~4s；
高温再生，汽－柴方案时：2s。并采用中止反应技 术或混合温度控制技术。
上端出口设有气－固快速分离设备。 下部对进料的雾化有较高的要求，尤其是重油 FCC。要迅速汽化、较高汽化率与催化剂均匀 接触。 沉降器下段的汽提作用：减少油气损失，减小 再生的烧焦负荷。
再生器——烧去焦碳恢复活性