150万吨年渣油催化裂化反应再生系统工艺设计-毕业论文.doc

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，采用汽油生产方案，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，吸收稳定系统和能量回收系统组成。本设计主要针对反应再生系统进行设计计算。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用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，本设计采用提升管、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恢复。本设计采用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目录1 文献综述11.1催化裂化工艺产生的背景及意义11.1.1国外催化裂化11.1.2国内催化裂化21.2催化裂化技术的现状及发展21.2.1国外催化裂化技术的现状及发展31.2.2我国催化裂化技术的现状及发展51.3重油催化裂化71.3.1重油催化裂化的原料81.3.2重油催化裂化的产品81.3.3重油催化裂化装置特点81.4催化裂化装置研究进展111.4.1催化裂化再生装置形式111.4.2催化裂化反应装置形式151.4.3催化裂化反应再生两器排布方式191.4.4提升管末端快速分离器211.4.5进料雾化喷嘴241.4.6空气分布器261.4.7结语292 设计说明302.1 加工方案的确定及装置形式的选择302.1.1 加工方案302.1.2 装置形式的选择302.2 流程说明302.2.1 反应再生系统302.2.2 分馏系统322.2.3 吸收稳定系统342.3 主要操作条件352.3.1 再生温度352.3.2 再生压力362.3.3 再生烟气中过剩氧含量362.3.4 反应温度362.3.5 反应压力372.3.6 焦中氢碳比（H/C）372.3.7 反应时间382.3.8 烟气中CO与CO2比值（CO/CO2）382.3.9 原料的预热温度382.3.10 再生剂含碳量（定碳）392.4 装置设备的特点392.5 能量回收402.6 环境保护403 设计计算423.1 基础数据423.2 再生部分计算433.2.1 燃烧计算433.2.2 反应系统热平衡计算483.2.3 再生系统热平衡计算533.2.4 取热器的设计563.2.5 催化剂外循环管设计计算583.2.6 再生器结构尺寸计算593.2.7 催化剂输送管线643.2.8 旋风分离器的设计计算673.2.9 主风分布板的设计计算723.2.10 辅助燃烧室的设计计算733.2.11 能量回收的计算753.3 反应器部分计算783.3.1 提升管反应器的设计计算783.3.2 预提升管尺寸计算853.3.3 沉降器和汽提段尺寸计算863.3.4 旋风分离器的选型与核算913.4两器压力平衡计算934 工艺设计计算结果汇总984.1 反再系统主要操作参数计算结果汇总984.2 反应系统物料平衡1034.3 反应系统水平衡1054.4再生器物料平衡1064.5 再生器水平衡1064.7 再生系统热平衡1074.8 再生器外取热器设计结果汇总1084.9 再生催化剂线路1094.10 待生催化剂路线1094.11 反再系统主要操作条件110致 谢111参考文献112113130万吨/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般原油经常减压蒸馏后可得到1040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。如果不经过二次加工它们只能作为润滑油原料或重质燃料油。但是国民经济和国防上需要的轻质油量是很大的，由于内燃机的发展对汽油的质量提出更高的要求而馏汽油（辛烷值较低40）则一般难以满足这些要求。原油经简单加工所能提供的轻质油品的数量和质量同生产发展所需要的轻质油品的数量和质量之间的矛盾促使了二次加工过程的产生和发展。催化裂化是重质油轻质的主要手段。在目前我们国家的汽油中，80%来自于催化裂化。可见催化裂化在我国石化工业中占有极其重要的地位。我国FCC加工能力占原油加工能力的26%约有70%的汽油来自FCC装置。最近几年，我国在渣油裂化、催化剂再生、工程设计、研究和开发等方面发展很快。渣油FCC成为渣油转化有效而经济的方法1。1.1.1国外催化裂化催化裂化的研究开始于19世纪90年代，随着固体酸性催化剂的问世，于1936年在美国诞生了世界上第一套固定床催化裂化工业装置。固定床催化裂化存在设备结构复杂、操作繁琐，控制困难的缺点。为了克服固定床的缺点，需要两项革新，即催化剂在反应和再生操作之间循环和减小催化剂粒径。第一项革新结果出现了移动床，两项革新的结合得到了流化床。最初移动床催化裂化定名为ThermoforCatalyticCarcking（TCC），1943年，Maguolia石油公司投产了一套0.5Mt/a的TCC装置。1944年开发成功的小球合成硅酸铝催化剂是催化裂化过程的重大改进。HPC公司开发的第一套Houdriflow移动床催化裂化工业化装置于1950年在美国投产。第一套流化催化裂化装置于1942年在美国建成投产，而1946年硅铝微球催化剂的问世，更促进了催化裂化技术的发展。至20世纪50年代前后采用密相床反应的流化催化裂化技术趋向成熟。60年代中期，随着分子筛催化剂的推出，全提升管流化催化裂化工艺的地位得到了确立并延续发展至今。21.1.2国内催化裂化自我国第一套流化催化裂化(FCC)装置1965年5月在抚顺投产以来，我国催化裂化技术，特别是重油催化裂化技术取得了重大进展显著成绩，催化裂化已成为我国重油加工最基的手段和各炼油企业经济效益最重要的支柱催化裂化技术在我国炼油工业中占有的地位，首先是和我国原油性质密切相关的与中东地区古硫原油相比，我国绝大多数原油均属重质原油，大于350的重油产率一般占原油的7075，因此，必须有足够的二次加工能力，才能有效利用原油，最大限度获得轻质油品另一方面，我国绝大多数原油都属于氢含量较高的低硫低金属的石蜡基原油，最适合于采用重油催化裂化进行加工针对我国原油的特点，采用催化裂化的加工方法，投资少，效益高，并能为化工综合利用提供多种原料这正是催化裂化在我国炼油技术中占有极其重要的位置并在30年来取得迅速发展的根本原因3。1.2催化裂化技术的现状及发展1.2.1国外催化裂化技术的现状及发展渣油催化裂化(RFCC)工艺主要有UOP公司的MSCC技术(毫秒催化裂化技术)，在Mscc过程中，催化剂向下流动形成催化剂帘，原料油水平注入与催化剂垂直接触，实现毫秒催化反应。反应产物和待生催化剂水平移动，依靠重力作用实现油气与催化剂的快速分离。这种毫秒反应以及快速分离，减少了非理想的二次反应，提高了目的产物的选择性，汽油和烯烃产率增加、焦炭产率减少，能更好地加工重质原料，且投资费用较低同。多产烯烃的FCC工艺技术该技术的主要特点：(1)设立第二提升管进行汽油二次裂化；(2)使用高ZSM-5含量的助剂；(3)采用密闭式旋风分离器。中试结果表明，以Minas蜡油为原料可以得到18.37的丙烯产率。LCO改质MAK工艺MAK轻循环油改质工艺是由Mobil、AKZO和Kellogg3家公司聪合开发的中压单段加氢裂化工艺，生产高辛烷值汽油和高质量柴油。经MAK工艺改质后可明显提高其质量。生成柴油馏份的十六烷值达到3440。轻烃预提升技术U0P公司和Ashland石油公司的干气预提升技术是目前应用效果较好的轻烃预提升技术。UOP公司的预提升技术是在提升管底部用稀释剂(干气或蒸汽或者是二者并用)对再生催化剂进行预加速、使催化剂的密度降低，这样从进料喷嘴喷出的油滴就能穿透催化剂覆盖整个提升管截面，达到良好的剂油混合效果，使油滴得到良好的汽化，从而获得较好的产品分布。对于加工渣油的装置来说用轻烃代替蒸汽作为预提升介质除了具有上述作用外还能钝化催化剂上的重金属，从而起到了改善反应选择性的作用。目前国内已有洛阳石化总厂、天津石化公司炼油厂、济南炼油厂和锦西炼化总厂等厂家的催化裂化装置应用了轻烃预提升技术。提升管反应苛刻度控制技术为了确保提升管进料全部汽化、减少不希望的热裂化和过度裂化反应的发生，法国石油研究院(IFP)在其设计的R装置中应用了混合温度控制(frC)技术。采用混合温度控制技术可以改进原料油的汽化，并相应减少焦炭的产率。混合温度控制技术将提升管分成了两个反应区，其中上游区混合温度高、剂油比大、剂油接触时问短；下游区在常规催化裂化反应条件下进行。Kellogg公司设计的提升管急冷技术是在进料喷嘴以后通过专有的急冷油喷嘴打入部分急冷油来控制提升管剂油混合区的温度。工业装置应用表明在保持相同的提升管出口温度时，采用急冷油技术后提升管精油混合段的温度提高了278-417。催化剂循环增强技术CCETShell石油公司开发了自己的CCET技术。该技术的核心是显著提高立管的稳定性，在立管入口附近优化催化剂条件以增加蓄压，使滑阀维持高压差来提高催化剂循环量这样就能提高装置处理量，而不必对催化剂输送管线和滑阀进行昂贵的改动。采用CCET技术后，滑阀压差增大，催化剂循环量提高了50。1.2.2我国催化裂化技术的现状及发展渣油催化裂化(RFCC)工艺技术VRFCC是中国石化集团公司石油化工科学研究院、北京设计院和北京燕山石化公司合作开发的一项加工大庆减压渣浊的催化裂化新工艺。多产柴油和液化气的MGD技术MGD技术是中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)开发的以重质油为原料多产柴油的催化裂化MDP技术RIPP在传统增产柴油工艺技术的基础上开发了催化裂化增产柴油的新工艺MDP。多产烯烃和高辛烷值汽油的DCC工艺技术近年来，DCC技术还在不断发展和完善，这些新进展主要有两个方面：一个是开发系列催化剂产品；另一个是改进工艺以进一步提高轻烯烃、特别是丙烯的产率。在催化剂开发方面尽量使品种多样化以满足不同用户的需要，而新开发的渣油催化裂解催化剂已经在全常压渣油催化裂解装置上使用。在工艺改进方面也已经取得很好的实验室结果，以大庆蜡油掺渣油为原料可以得到28的丙烯产率，同现有Dcc技术相比丙烯产率可以提高6个单位以上。多产异构烷烃的MIP技术我国催化裂化汽油中烯烃含量高达40-65，远远高于我国车用汽油烯烃不大于35的指标。由中石化石科院和中石化上海高桥分公司、洛阳石化工程公司联合攻关的多产异构烷烃的催化裂化技术(MIP)，具有我国自主知识产权，是既可促进重油转化、又可改善催化汽油质量以满足燃料清洁化需求的技术。MIP技术先期于2002年在高桥分公司炼油厂140万taFCC装置上成功应用。运用该技术后，汽油烯烃含量(荧光法)一直持续低于30以下，辛烷值有所提高。该工艺突破了现有催化裂化工艺对二次反应的限制，实现了可控性和选择性地进行裂化反应、氢转移反应和异构化反应。可明显降低汽油烯烃含量并增加异丁烷产率，提出了一种生产清洁汽油组分的新概念。两段提升管催化裂化新工艺技术该项工艺技术可使装置处理能力提高30-40，轻油收率提高3个百分点以上，液体产品收率提高2-3个百分点，干气和焦炭产率明显降低，汽油烯烃含量降低20个百分点，催化柴油密度下降，十六烷值提高。两段提升管催化裂化新技术最突出的效果，是可以改善产品结构，大幅度提高原料的转化深度，显著提高轻质油品的收率，提高催化汽油质量，改善柴油质量，提高催化装置的柴汽比。该技术还具有非凡的灵活性和可调性，由此可派生出多种适应不同生产要求的专用技术。4催化裂化在20世纪里对炼油工业的贡献是人所共颂的，面对2l世纪的形势和任务，催化裂化迎来了新的挑战。预测其今后的发展，可能有两种：沿革性的发展(1)继续改进工艺、设备、催化剂，尽可能多转化一些重油，提高轻质产品收率。对我国而言，特别要在保证长周期运转上下功夫。(2)继续研究开发多产低碳烯烃的工艺，为发展石油化工和清洁燃料组分生产提供原料。(3)继续研究开发能满足市场产品需求的催化裂化工艺和催化剂。(4)为清洁生产，研究开发减少排放的工艺、催化剂、助剂，以及排放物的无害处理工艺。(5)催化裂化不要“单打”，需和其它工艺密切配合，同步发展，包括上游的预处理和下游的二次加工工艺，例如上游的加氢、焦化、脱沥青工艺及它们的组合；下游的汽油柴油再加工工艺、各种低碳烯烃的利用工艺等。(6)劣质渣油焦化或脱沥青与催化裂化组合；对焦炭或沥青作气化联合循环发电(IGCC)的原料以及费托合成关键技术开展研究，为炼油厂达到清洁生产和生产清洁燃料开辟途径。跨越性的发展。在一段时间之内将以沿革性发展为主，同时为跨越性发展准备。顾名思义，跨越性的发展是指有全新的工艺技术出现，或在某个环节上有别于现有工艺技术能较好地解决现有技术不尽人意之处，使催化裂化技术再跨上一个新的台阶历史上曾有不少这样的跨越性发展，例如分子筛催化剂的出现。从美国油气杂志2001年的统计材料看，全世界现有催化裂化能力已达693Mta。催化裂化不但不是“夕阳”工艺，而且还处于“成长”状态。我国原油大多属石蜡基或中间石蜡基，较重、较干净，比较适合催化裂化，因此催化裂化将仍然是我国炼油的骨干工艺。但由于现有规模已经较大，今后可能是以改造为主，以更先进的工艺技术来代替；同时发展配套的催化裂化产品后加工工艺，以满足环保对产品质量的要求。51.3重油催化裂化1.3.1重油催化裂化的原料所谓重油是指常压渣油、减压渣油的脱沥青油以及减压渣油、加氢脱金属或脱硫渣油所组成的混合油。典型的重油是馏程大于350的常压渣油或加氢脱硫常压渣油。与减压馏分相比，重油催化裂化原料油存在如下特点：粘度大，沸点高；多环芳香性物质含量高；重金属含量高；含硫、氮化合物较多。因此，用重油为原料进行催化裂化时会出现焦炭产率高，催化剂重金属污染严重以及产物硫、氮含量较高等问题71.3.2重油催化裂化的产品重油催化裂化的产品是市场极需的高辛烷值汽油馏分，轻柴油馏分和石油化学工业需要的气体原料。1.3.3重油催化裂化装置特点重油催化裂化工艺与一般催化裂化工艺的异同点两工艺既有相同的部分，亦有不同之处，完全是由于原料不同造成的。不同之处主要表现在，重油催化裂化在进料方式、再生系统型式、催化剂选用和SOX排放量的控制方面均不同于一般的催化裂化工艺；在取走过剩热量的设施，产品处理、污水处理和金属钝化等方面，则是一般催化裂化工艺所没有的。但在催化剂的流化，输送和回收方面，在两器压力平衡的计算方面，两者完全相同。在分馏系统的流程和设备方面，在反应机理、再生机理、热平衡的计算方法和反应再生系统的设备上两者基本相同8。重油催化裂化工艺加氢脱硫一渣油裂化和减压渣油加氢脱硫一渣油催化裂化常压渣油加氢脱硫一渣油裂化(ARMS)和减压渣油加氢脱硫一渣油催化裂化(VRDS)此两种工艺适合于含硫量较大的重油炼制。常压渣油加氢脱硫(ARDS)与减压渣油加氢脱硫(VRDS)是固定床渣油加氢技术中的两种不同工艺。在加工高硫高金属原油时，通过ARDS或VRDS工艺对常压渣油或减压渣油进行加氢脱硫、脱氮、脱金属、脱残炭等，使加氢后的重质馏分可在催化裂化等装置中进一步轻质化，并满足一定的产品质量和环保要求。我国今后进口含硫原油的数量将不断增加，为了解决含硫原油深度加工的问题，国内目前正在进行固定床渣油加氢催化剂和工艺的研究与开发，国内炼油厂也将越来越多地考虑采用固定床渣油加氢的技术。延迟焦化-加氢精制-催化裂化组合工艺我国不少渣油氮含量很高，经延迟焦化后的焦化蜡油硫、氮含量(尤其是碱氮含量)很高，这种焦化蜡油如果直接进入催化裂化装置会严重影响催化裂化产品的分布和质量，并使催化剂降低活性。因此尽量增加重质油的延迟焦化处理量可多产汽柴油，且柴汽比高，增加产品的灵活性和市场适应性。尤其是焦化干气产量大，干气CH、CH含量高，可提供丰富的廉价的制氢原料，以获得便宜充足的氢源，发展加氢精制以提高焦化气柴油的品质来满足市场竞争的要求。焦化蜡油不安排(或尽可能少地作为掺炼油催化裂化处理，视加氢裂化处理量而定)，是由于其碱氮含量高，极易造成催化裂化催化剂失活，造成结焦严重，干气产量上升，汽柴油收率降低。而安排焦化蜡油与焦化汽柴油或催化柴油混掺加氢裂化，不但可得到优质汽柴油，而且尾油又是优良的裂化原料制乙烯和催化裂化原料，并且此过程氢耗量小于单独的重质油加氢裂化。加氢精制的石脑油又是优良的催化重整的进料，增加高辛烷值低烯烃汽油产量，并且苯、甲苯、二甲苯又是化工原料，自产氢气又可平衡炼厂系统的氢气。石油焦既可外卖，又可经煅烧处理，经煅烧生产优质的煅烧焦。增加产品的附加值。炼油企业减压瓦斯油和焦化瓦斯油应重点考虑作加氢裂化原料，这一方面可以缓解喷气燃料和优质低凝点柴油市场供应不足的矛盾，另一方面可以提供相当数量的芳烃原料(高芳烃潜含量石脑油)和优质乙烯装置原料(加氢未转化油)溶剂油脱沥青-延迟焦化-催化裂化组合在炼油厂获得的总经济效益中，60的效益来自催化裂化装置，利用这一工艺将催化裂化澄清油与减渣混合，回收澄清油中可裂化的组分进入脱沥青油，然后再返回到重油催化装置中，为催化裂化装置提供大量的原料。澄清油中的稠环芳烃进入到沥青中可改善沥青的质量。脱沥青油既可作为催化裂化进料，又可作为加氢裂化的原料。脱油沥青可作为延迟焦化进料或锅炉燃料。为了给催化裂化装置提供更多的原料，同时也为增加延迟焦化装置的原料品种，石科院与中石化广州石化总厂合作，以脱油沥青掺人减渣(掺人质量分数20一30)进行焦化，可转化为轻质产品的收率约为605。可见将少量的脱油沥青与减渣混合作为焦化的原料，不但扩大焦化的原料的品种，也解决了一部分硬沥青的出路，也有经济效益。用脱油沥青作为焦化原料的缺点是随着沥青的掺人量增加焦炭产量也增加，焦炭的质量也越来越差，另外是使加热炉管结焦倾向增大，因此应设法改善渣油与沥青的互溶性，以增强沥青质在渣油体系中的稳定性。9我国自主开发的重油催化裂化后反应系统关键装备技术同时实现“三快”和“两高”，解决了重油催化裂化工艺后反应系统易结焦等世界性难题，使我国在这一领域走在了世界前列。截至目前的最新统计，该技术已推广应用于中石油、中石化50套催化裂化装置，经济效益显著。由中国石油大学(北京)经过十余年努力研发成功的后反应系统技术在多项核心技术上获得突破，达到了同时实现“三快”和“两高”的攻关目标，即油剂的快速脱离、分离催化剂的快速预汽提、油气的快速引出，以及催化剂的高效分离、高油气包容率。该技术目前已成功应用于国内50套不同构型和规模的催化裂化装置。结果表明，反应后油气在沉降器内平均停留时间由常规的l020秒缩短到5秒以下，气固分离效率高达985以上，从而可使轻油收率提高10个百分点以上，超过国内外同类技术的最高水平。该技术还可有效抑制沉降器内的结焦，延长了开工周期。和国外同类先进技术相比，该技术具有更高的气固分离效率、更好的预汽提效果以及更高的操作弹性和稳定性。该技术和装备的投资仅为国外同类技术的1201l0，具有显著的竞争优势。科研人员在系统实验研究的基础上，成功开发出了高效气固旋流分离、高效预汽提、提高油气包容率3项创新技术，并通过集成创新形成了4种新型快分系统，适用于目前所有构型的催化裂化装置，并创建了后反应系统关键装备的优化设计理论和方法。目前该项目已取得国家发明专利7项、实用新型专利2项10。1.4催化裂化装置研究进展1.4.1催化裂化再生装置形式单段再生的再生器的基本形式如图1所示11。图1两段再生是把待生剂依次通过两个流化床进行烧焦，它是为适应重油催化裂化工艺发展起来的。两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行：第一段，约80%85%的总烧碳量被烧去;第二段，再用空气及在更高的温度下继续烧去余下的碳。两段再生可在一个再生器筒体内分隔为两段来实现，也可以在两个独立的再生器内实现图2管式再生采用提升管进行催化剂的烧焦再生，提升管的表观线速为310m/s。为了保持提升管内催化剂呈活塞流，管上部线速较高，下部线速较低。燃烧用空气从提升管的不同高度分为3-4股送入提升管中，以控制催化剂密度和氧浓度。氧的传质阻力和催化剂返混程度均较低，烧焦强度可达1000kg/(t.h)。烧焦用提升管长度为22m,管内烧焦量可占总烧焦量的80%左右。剩余焦炭和CO的燃烧在提升管上部的湍流床中进行。图3快速床(循环流化床)再生催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种再生方式图41.4.2催化裂化反应装置形式单段提升管反应器提升管反应器主要有提升管、沉降器、汽提段、旋分器、待生斜管等部分组成图5两段提升管催化裂化技术在常规提升管反应系统中，预热的原料油经喷嘴进入反应器，与来自再生器的高温催化剂接触、气化并进行反应；油气和催化剂沿提升管上行，边流动边反应，反应过程中不断有焦炭沉积在催化剂表面，使催化剂活性及选择性急速下降，对改善产品分步非常不利。针对提升管反应器的这些弊端，一些研究机构和石油公司提出了两段催化裂化的概念。20世纪70年代末，Engelhard公司开发了两段催化裂化ARTFCC工艺，其第1段主要用来脱除原料中的残炭和大部分金属，起到原料预处理的作用，在第2段反应器中，再对改质后的原料进行常规裂化。最近，MaredlinEspeillac和PlebeCrespin取得了利用两个反应区进行烃类裂化反应的专利J。另外，石油大学正在进一步地研究两段提升管催化裂化技术，目前，已提出提升管两段催化裂化工艺(TSRFCC)_3-，其工艺原则流程。该工艺的核心是：针对现行催化裂化提升管反应器的弊端，将传统提升管反应器分为两段串联，在段间将半再生催化剂更换为再生催化剂，实现催化剂双路循环、分段反应，从而提高提升管内催化剂的平均活性和选择性，强化和改善催化裂化反应过程。石油大学(华东)胜华炼油厂01Mta工业试验结果表明，TSRFCC工艺可以极大的提高原油的转换深度，同时加工能力可增加3050；可以显著改善产品分布，轻质油收率可提高34个百分点，干气和焦炭产率降低2个百分点；汽油的烯烃含量降低，柴油的十六烷值增加。图6两段提升管反应器的作用原理 催化剂接力原理 所谓催化剂接力是指当原料进行短反应时 间后、 由于积炭而使催化剂活性下降到一定程度 时，及时将其与油气分开并返回再生器再生， 需 要继续进行反应的中间物料在第二段提升管与 来自再生器的另一路催化剂接触， 形成两路催化剂循环 。两段提升管重油催化裂化技术在提高 中间目的产物产率的同时可以提高 目的产品的 选择性， 从而显著改善产品分布。 分段反应原理 所谓分段反应就是让不同的馏分在不同的场所和条件下进行反应， 排除相互干扰。第一段 提升管只进新鲜原料， 目的产物从段间抽出作为最终产品以保证收率和质量， 难以裂化的油浆和回炼油( 循环油) 单独进入第二段提升管， 从而提高原料转化深度、 改善产品分布。 短反应时间 两段提升管重油催化裂化工艺技术采用分段反应， 总反应时间 一般为 2 S 左右。 大剂油比 两段提升管技术采用两段反应 ， 第一段反只达到较小的转化程度，进入分馏塔将柴油分出，使进第二段提升管循环油的量明显增加， 故使循环催化剂对新鲜进料的剂油比得到大幅度提高， 反应过程的催化作用得到显著强化12。 图71.4.3催化裂化反应再生两器排布方式按反应器（或沉降器）和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类：反应器和再生器分开布置的并列式；反应器和再生器架叠在一起的同轴式。并列式又由于反应器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。同高并列式主要特点是:催化剂由U型管密相输送;反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变U型管两端的催化剂密度来调节；由反应器输送到再生器的催化剂，不通过再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。图8高低并列式特点是反应时间短，减少了二次反应；催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。同轴式装置形式特点是：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耐磨蚀的弯头;原料用多个喷嘴喷入提升管。图91.4.4提升管末端快速分离器提升管末端采用快速分离技术可以缩短反应生成物在反应提升管内的停留时间，防止过度裂化本世纪60年代中期出现了沸石催化剂，沸石催化剂的出现是催化裂化发展史上的里程碑，其优良的性能使反应需要的时间从使用硅铝催化剂的几分钟缩短23秒钟，于是发展了提升管反应器和提升管末端快速分离技术。国外提升管末端快速分离技术的发展UOP的提升管末端快速分离技术S&W公司的提升管末端快分技术国内提升管末端快速分离技术现状国惠最早设计的提升管FCCU采用伞帽提升管末端快速分离装置，其特点是压力降小，分离效率低。该提升管末端快速分离装置后来很少采用中期设计的装置多采用T形和倒L形快速分离装置，前者多用于并列式，后者多用于同式装置，两种快速分离装置均靠惯性进行分离，其效率为7080。近期设计的装置多采用三叶槽、弹射或粗旋风分离器快速分离装置。弹射快速分离装置用于并列式装置，80年代曾在工业装置上试用，由于开工阶段发生催化剂跑损而未得到广泛应用。13第一类第一类快速分离器特点是：快速分离器内压力略高于沉降器内压力，设置料封，使油气按指定的方向流动。单独设计开口让汽提蒸汽进入旋风公离器系统。该快速分离器是一种密闭快速分离器。该快速分离器分三种形式可分别与国内的T形、倒I形和粗旋风分离器快速分离器配匹。图10第二类快分器特点：沉降器内压力略高于快分器内压力，汽提蒸汽经快分器与反应油气一进入旋风分离器系统。是一种半封闭快速分离器。图11近期出现了一些新技术(如敞口式、多种直联或紧接式、高效封闭偶合式提升管旋风分离器)，已把提升管终端油剂快速分离结构发展到了第3代产品。近年来UOP公司又开发了带有预气提的分离器，油气在沉降管内的停留时问已由1rain降到105S。VDS和VSS两种快分技术也对提升管末端快速分离做了改进，即在粗旋下部加了一个预气提器，形成两级气提和在提升管出口端加有弯成一定角度的弯臂，使油剂混合物以旋流形式导出7J。S&W公司最新型式的提升管末端装置(RTD)为Ramshom分离器或轴向分离器，这种RTD的特点是气体分离更快，压降更小，提升管顶端可活动，可避免催化剂带入主分馏塔，同时操作方便。s&w公司提升管后冷技术L9J是在粗旋油气出口处注入一股急冷剂，以降低提升管反应器后沉降器稀相的温度，从而降低油气温度，同样可以使油气2次反应与热裂化反应减少，使轻质油收率提高约2，于气和焦炭产率下降。AXIAL型旋风分离器在设计中加入了小的缓冲空间以保持所需压力。我国自行开发的PV型旋风分离器结构简单，配以完整的优化设计方法可将总分离效率达到9999，总压降93kPa，平均催化剂单耗从原来的081kgt降至04kgt14。1.4.5进料雾化喷嘴进料雾化是重油催化裂化工艺的关键技术之一，近年来不少研究单位致力于高效雾化喷嘴的开发研究，应用比较广泛的有Total公司的靶式喷嘴、UOP公司的Optimix喷嘴、Kellogg公司的Atomax喷嘴、中国科学院的KH喷嘴、中国石化工程建设公司(SEI)的BWJ喷嘴及中国石化集团洛阳石油化工工程公司(LPEC)的LPC喷嘴等。工业应用结果表明，性能良好的进料雾化喷嘴可提高轻质油收率，降低焦炭和干气产率，改善产品分布，防止反应系统结焦，是保证装置长周期运行的关键设备。因此，国内外对进料喷嘴的改进都非常重视。LPH。1型重油进料雾化喷嘴是LPEC在LPC喷嘴基础上开发出的新一代高效进料雾化喷嘴，该喷嘴操作弹性大、压力降低、喷射速度适中，雾化效果好。LPH一1重油进料雾化喷嘴有以下优点：(1)雾化蒸汽用量小(只有3)，可以降低装置能耗；(2)压力降低(只有025MPa)，可以降低进料机泵的电能消耗；(3)该喷嘴为低速喷嘴，可减少催化剂的冲击破碎，催化剂消耗降低了183。(4)雾化效果好，催化剂与油气接触充分，减弱了热裂化反应强度，焦炭、干气产率降低了051个百分点，轻液体收率增加193个百分点15。新型催化裂化进料雾化喷嘴开发洛阳石油化工工程公司(LPEC)工程研究院投人大量资金，建立了占地面积为20m6m的大型进料喷嘴雾化试实验室，配备了先进的粒度测试分析仪器美国TSI公司的激光相位多普勒粒子分析仪(PDPA)，以及喷嘴雾化试验台和压力、流量的测试、计量和控制设备，可实时测量雾化颗粒的粒度、速度、压力和流量等参数，还可进行喷嘴内部流体流动显示。LPEC从20世纪80年代开始研发工作，经过反复的实验室冷试、中试、半工业试验、工业试验和优化筛选等过程，研制出了LPC型喷嘴，并应用于生产装置上，取得了良好效果和经济效益。16CS-型重油催化裂化进料喷嘴的特点(1)CS-型重油催化裂化进料喷嘴(简称cs一喷嘴)采用矢量控制技术等最新研究成果，使进料的雾化效果更贴近催化裂解装置实际。在降低干气、生焦率、提高总液体收率方面表现出优良性能的同时，抗结焦性能突出，可以提高装置的处理量和渣油掺炼量。(2)采用了低速射流技术，不破坏催化剂，减轻了射流对喷嘴的冲蚀，在保持设计工况条件下，能稳定使用3a。(3)采用了低汽耗(雾化蒸汽量5)、低压力降(喷嘴压力降04MPa)二次进气，多级雾化的设计理念，在突出节能的同时，实现了对劣质油的高效雾化。(4)操作弹性大，可在设计值30范围内自如操作，不出现“油汽抢量”、振动和啸喘等现象，始终保持喷嘴的平稳运行。(5)在喷头球面上方设置了若干汽幕孔，用来屏蔽射流形成的低压液雾区，以防提升管结焦。CS-型重油催化裂化进料喷嘴应用效果(1) CS-喷嘴设计合理，除雾化蒸汽用量比设计略高外，其它运行参数均在设计值范围之内。操作弹性达到30，投用后运行平稳，未产生任何异常现象。(2) CS-喷嘴降低焦炭及干气产率效果明显，在原料性质变差，其它操作条件不变的情况下，总液体收率比改造前提高了147个百分点，生焦率降低了093个百分点，干气产率降低了047个百分点。(3)由于CS-生焦率低，在装置原料变重、再生器热量过剩、主风机满负荷情况下，有利于提高装置渣油掺炼率或提高装置加工能力，初步估计与改造前相比，加工能力至少提高6th。同时由于生焦率降低，装置能耗降低。 (4)由于CS-喷嘴属于低压力降、低流速喷嘴，不仅有利于避免催化剂破碎，保持催化剂活性，降低催化剂单耗，而且还有利于减轻喷嘴磨损，保证喷嘴长周期稳定运行。(5)投用CS-喷嘴后，不包括提高加工能力及降低加工能耗所增加效益，只因产品分布改善就增加效益，显著地提高了公司的经济效益17。1.4.6空气分布器空气分布器是FCCU再生器系统的关键设备，空气分布器设计的好坏将直接影响催化剂的跑损和再生效果，直接影响装置的经济效益和生产周期。国内外空气分布器的情况：国外早期设计的FCCU再生