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催化裂化装置反应器和再生器的技术改造

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-09-18 10:08:42 | 点击次数:

 摘 要:延长石油集团公司某炼油厂使用洛阳石油化工公司生产的催化裂化反应再生装置。针对目前装置存在的生产和安全问题,对系统装置做了进一步的改造,主要是对反应器和再生器的改造。通过技改生产能力由原来80万t/a扩大到120万t/a。

关键词:催化裂化装置 反应 再生 改造

概述 目前催化裂化是石油加工的主要手段之一,它在炼油工业生产中占有重要的地位。一般原油经常减压蒸馏生产的汽油、煤油、柴油等轻质油品仅有10~40%,如果要得到更多轻质产品,须对重油馏分及渣油进行二次加工,使之生成汽油、柴油、气体等轻质产品。国内外常用的二次加工手段主要有热裂化、焦化、催化裂化和加氢裂化等。在我国车用汽油的组成最主要是催化裂化汽油,要提高汽油的产量,就要有良好的催化裂化反应和再生装置。
一、 催化裂化反应再生的原理
催化裂化反应是在催化剂表面上进行的,分解反应生成的气体、汽油、柴油等分子较小的产物离开催化剂进入产品回收系统,而缩合反应生成的焦炭,则沉积在催化剂的表面上,使其活性降低,为了使反应不断进行,就必需烧去催化剂表面上的沉积炭使之恢复活性,这一过程称之为“再生”,可见催化裂化包括“反应”和“再生”两个过程。
二、反应器的改造
1. 反应器改造目的
针对提升管、汽提段、沉降器的改造 ,使催化裂化装置能适应各种原料,例如,蜡油、脱沥青、各种馏分油和渣油的范围;提高目的产物“汽油和柴油”产率而降低副产品“气体和焦炭”的产率。
2.反应器改造的过程
2.1提升管底部结构更新,增设了两个粗汽油回炼喷嘴。这样可使粗汽油进提升管回炼,因粗汽油中芳烃含量高,难以裂化,为使它和新鲜原料在不同反应操作条件下进行反应,达到多产液化石油气的目的。
2.2提升管设两层原料喷嘴,以适应不同原料加工量,并根据市场需要调整产品分布,增加了装置操作的灵活性。
2.3提升管出口粗旋风分离器改为挡板汽提式粗旋风分离器,将反应油气和催化剂快速分离,同时尽可能地汽提掉催化剂上携带的油气,减少了二次反应,增加了轻质油收率。
2.4粗旋风分离器与顶旋风分离器采取直联形式,缩短了反应油气和催化剂在沉降器中的停留时间,减少二次反应,同时减少沉降器内部的焦块形成,保证了装置长周期运行。
2.5汽提段的环形挡板改为新型高效汽提挡板,减少了大量油气。因为在颗粒间充满了油气和一些水蒸气,颗粒空隙内部也吸附有油气,油气的总量相当于催化剂重量的0.7%,约为进料的2~4%,其中夹在颗粒间隙的约70~80%,吸附在微孔内部的约为20~30%。如果带人再生器烧掉会损失大量油气,所以这样增加了汽提效果,降低了焦炭中氢含量,提高了目的产品的收率。
2.6沉降器中部增设格栅,防止沉降器顶部的焦块脱落后顺着待生立管掉到塞阀阀头,影响催化剂的循环量,甚至堵塞再生立管。
三、再生器的改造
1.再生器的改造主要目的
提高烧焦速度(它意味着一定尺寸的再生器处理能力高)和再生效果(即再生炭含量低)。
2.改造技术方案
2.1再生器系统优化
由于主风量制约,实现改造目标必须采用耗风指标低的再生技术。把一个再生器改为两个并联的再生器,并在第二再生器下面设计相连的烧焦罐。
2.2第一再生器烧焦优化
在贫氧和较低温度下进行不完全燃烧,对于床层再生,决定烧焦效率的关键是主风和再生催化剂的分配。为此,采用了主风分配效果更好的主风分布板代替原来的分布管;其次,将再生催化剂从原来的上部切向进料改在下部由提升风提升到再生密相床层上部,并用特殊设计的再生催化剂分配器均匀地分布在床层上部。良好分配的主风与再生催化剂形成部分逆流接触,有助于提高第一再生器的烧焦效率。
2.3第二再生器烧焦优化
第二再生器下方增设烧焦罐。在高温或高剩氧的条件下烧掉剩余的碳。避免催化剂高温热失活,又可以使催化剂碳含量降到0.05%,流化行为的改变提高再生效率;在烧焦罐出口设大孔分布板。调节一、二再生器密相之间催化剂藏量和烧焦量。这个方案既可较充分地利用主风,又能提高烧焦效率。
2.4提高催化剂输送能力
原设备布置较高,但其高差没有得到充分利用。为此,改造方案充分利用了原有高度,适当加大管径。再生催化剂逆第一再生器由上部切线进料改为从下部提升,用原有供半再生催化剂提升风的增压机;半再生催化剂去第二再生器取消原用增压风通过J型管提升,改为半再生斜管直接进烧焦罐,以便主风烧焦与催化剂提升管同时进行;再生催化剂输送系统则保留了原脱气罐。但为保证循环量,采用在二密相增加一个特殊的脱气斗及特殊形状的入口管,取消脱气罐流化风,再生单动滑阀下移等措施。
2.5反应系统局部优化
改造设计中仅改进了反应快分系统及反应油气导出系统,以降低干气产率并改善产品分布。即只将原快分系统改为粗旋风分离器,粗旋风分离器出口与一级旋风分离器入口对口连接。
2.6主要改造内容
第一再生器内部把分布管改分布板及再生催化剂分配器;第二再生器下部增加烧焦罐及孔分布板,第二再生器辅助燃烧室催化剂内循环管及滑阀;再生催化剂抽出结构改造;沉降器内部新增提升管出口粗旋及反应油气导出系统;再生、半再生、再生催化剂输送管线扩大直径及相应流程改造。主风及增压风流程调整,增压风改入一再生器。
四、结论
1.反应器改造采用新技术后,提高各种馏分油和渣油的范围;提高目的产物“汽油和柴油”产率,副产品“气体和焦炭”的产率降低。
2.再生器改造采用新技术后,烧焦强度提高,耗风指标明显下降,既保证了烧焦效果又降低了装置能耗。这些新技术在提高烧焦能力与烧焦效果方面发挥了很好的作用,值得推广。
3.催化剂循环线路经过改造后,催化剂循环量明显增大,将为粗汽油进提升管回炼多产液化石油气提供有力支持。
4.装置改造后各类设备互相匹配,各项技术配置优化,装置负荷率高,这些情况使装置能耗明显下降,通过技改生产能力由原来80万t/a扩大到120万t/a,达到国内先进水平。

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