石化集团工艺流程生产实习报告模板.docx
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1、中国石化集团广州石油化工总厂建于1974年,是中国华南地域现代化大型石油化工联合企业,该厂坐落于广州市黄浦区。在四天生产实习里我们前后到MTBE、气分、催化重整、催化裂化车间进行实习,了解工艺步骤并到装置进行实习。重油催化裂化装置1. 目标和任务、反应原理原油常常减压蒸馏后收得到汽油、煤油及柴油轻质油品所占泵油比率约为30%左右,其它是重质馏分和渣油。假如不进行二次加工,它们只能作为润滑油或重质燃料油。我们目标是把原油进料变成所期望轻质油,而经过常减压后,这些重质馏分进行再加工,就是在催化剂条件下把大分子进行裂解,使长碳链分子断链变成我们期望碳链分子,这种方法就是催化裂化。1.1反应工艺原理在
2、一定条件下,烃类分子和催化剂接触,在催化剂表面就发生催化裂化反应,生成产品后离开催化剂,整个过程经历了七个步骤:(1) 气态烃分子从主气流扩散到催化剂外表面(外扩散);(2) 烃分子沿催化剂孔道向催化剂内部扩散(内扩散);(3) 烃分子被催化剂活性中心吸附(吸附);(4) 被吸附烃分子在催化剂表面上发生化学反应(化学反应);(5) 产品分子从催化剂表面上脱附下来(脱附);(6) 产品分子沿催化剂孔道向外扩散(内扩散);、(7) 产品分子扩散到主气流中(外扩散);通常来说,反应结果只取决于化学反应和吸附两个步骤难易程度。在催化裂化过程中,关键进行了裂化反应、异构化反应、氢转移反应和缩合反应。1.
3、2裂化催化剂再生工艺原理石油烃催化裂化时因为缩合反应和氢转移反应产生高度缩合产物焦炭。焦炭沉积在催化剂表面上,会覆盖催化剂表面活性中心,使催化剂活性和选择性全部降低,所以,在工业生产装置中必需常常地烧去催化剂上积炭,即常常要再生。通常在离开反应器时催化剂(待生催化剂)含炭约1%。对于催化裂化分子筛催化剂要求其积炭量在0.2%以下,所以催化剂再生过程决定着整个装置热平衡和生产能力。催化剂上沉积焦炭是一个烃类缩合产物。它关键成份是碳和氢,当裂化原料含硫和氮时,焦炭中也含有硫和氮。在实际生产中,在再生器里烧去“焦炭”包含三个部分:催化炭裂化反应产物缩合产物;附加炭原料本身固有残炭;可汽提炭因汽提不完
4、全而残留吸附在催化剂上油气。催化剂再生反应就是用空气中氧烧去上述焦炭。再生反应产物是CO2、O和H2O,再生烟气中还含有SOX(SO2、SO3)和NOX(NO、NO2)。再生反应是放热反应,而且热效应相当大,足以提供本装置热平衡所需热量,还能够提供相当大量剩下热量。2. 工艺步骤原料由罐区输至缓冲罐,后在泵作用下经换热器后进入提升底部雾化并于雾化水蒸气混合,雾化成小滴原料油和高温再生催化剂接触并立即气化。在催化剂作用下发生裂化反应,生成汽油、轻柴油、液化气、油浆、干气和焦碳。反应油气先经提升管出口垂直齿缝式快速分离器分出大部分催化剂,在经沉降器内三组单机旋风分离器分出携带催化剂。反应产物、惰性
5、气体和水蒸气连同极小量催化剂进入分馏塔下部,在此被分离为各产品物流。待生催化剂在第一再生器内,在317kPa压力和694温度下进行不完全再生,烧掉积在催化剂上焦碳约65%碳和100%氢,半再生催化剂经过立管、半再生滑阀,用增压风提升进入第二再生器(R-102),一再催化剂料位用半再生滑阀控制。第二再生器在323kPa压力和767温度操作条件下,控制烟气中氧浓度为2%(体积)左右,将催化剂中剩下炭完全烧掉,并实现一氧化碳完全燃烧,使再生催化剂含碳量控制在0.05%,二再高温催化剂由R-102流入脱气罐(R-103),在R-103内吹入适量松动风使催化剂均匀地往下流动,经再生滑阀进入反应提升管底部
6、,实现催化剂连续循环。混合烟气经过第三级旋风分离器把烟气中携带催化剂细粉含量降至200毫克/标米3以下以后,进入气轮机膨胀做功,以回收烟气压力能。3. 关键设备(1)再生器再生器关键作用是烧去待生催化剂上积炭,对于硅酸铝催化剂,要求再生催化剂含碳量降低至0.5%以下,对于分子筛催化剂则要求降至0.2%-0.3%甚至更低。再生器烧焦能力决定一个催化裂化装置处理能力。整个再生器分为稀相和密相两段,再生器底部和辅助燃烧室联接。烧焦用空气分一次风和二次风两路进入助燃烧室,经过分布板(或分布管)进入密相床层。烧焦生成烟气携带部分催化剂进入稀相段(或称沉降段),部分携带催化剂下落回密相,其它随烟气进入旋风
7、分离器(两级串联为一组,组数由气体负荷而定),分离出催化剂经料腿返回密相床,而烟气则经集气室排出再生器。由气体携带出床层又经料腿返回床层催化剂流量(有时称内循环)是很大,通常是两器间催化剂循环量1-3倍。待生催化剂由密相提升管进入密相床层,经烧去积炭后由溢流管引出再生器。(2)旋风分离器因为床层气速大于一些细粉终端速度和密相床中气泡上升至界面并破裂时将部分较大颗粒催化剂也带入稀相段,肯定有一部分催化剂被带入稀相段。尽管气流在上升过程中,部分携带催化剂会沉降下来,不过在气体进入旋风分离时,其中仍有一定数量催化剂。在通常工业再生器中,旋风分离器入口处每m3气体尚含有5-15千克催化剂。由此计算得催
8、化剂带出率甚至大于两器间催化剂循环量。假如不设置旋风分离器,则不仅催化剂损失很大,再生器也不可能正常操作。在实际生产中,旋风分离器操作情况对催化剂损耗量相关键性影响。(3)溢流管和淹流管再生过催化剂经由溢流管或淹流管引出再生器。溢流管上口和密相床面平齐。淹流管上口则低于密相床面。催化裂化再生器用溢流管,其它形式再生器多用淹流管。再生催化剂落入溢流管(或淹流管)时常常是携带有较多烟气,为了使催化剂输送管内有较高密度,催化剂在管内向下流动时应确保有一部分烟气脱出返回床层。催化裂化再生器溢流管是以漏斗形立管靠近顶部开有长方形槽口,其上口和密相床面平齐。溢流管设置在和待生剂入口成180方向处。下部穿过
9、分布板处用波形膨胀器密封,上部有三根拉杆固定于再生器壁上。当采取分布管时因溢流管和分布管不直接连接, 无须用波形膨胀节。溢流管通常全部用20号钢板制成。(4)辅助燃烧室辅助燃烧室是在开工时供再生器升温用,在反应再生系统紧急停工时也可用来维持系统温度。在正常生产时它并不燃烧料,而只是作为主风通道。辅助燃烧室直接安装在再生器分布板下面,辅助燃烧室能够烧轻柴油或液化气(先经预热汽化)。主风分两路进入,一次空气直接进入燃烧室,在内燃烧室内温度达1650-1700,通常情况下过剩空气50-100%;其它作为二次空气经过夹套后在内燃烧室出口处和高温烟气混合,设计时要求混合后温度达600-700,但在实际开
10、工时为了预防烧坏分布板(或分布管)应该严格控制分布板下温度不超出550。(5)双动滑阀双动滑阀安装在再生器顶部出口,和其出口和烟囱(或烟道)相连接,阀体内有两块依相反方向移动阀板,分别由两个风动马达带动。在完全关闭时,两块阀板中心仍保留有一定面积圆孔。双动滑阀关键作用是经过调整它开度来控制再生压力,使再生器和反应器压力差维持在某个稳定值。实际生产中反应器压力也会发生波动,所以,双动滑阀开度是依据两器差压改变信号老动作,而不是单纯依据再生器压力表信号。两器差压对于催化剂循环量相关键影响。所以对双动滑阀要求有较高灵敏度、正确度和稳定度。除了调整两器差压外,在发生事故时,可经过双动滑阀放空以预防再生
11、器超压。(6)反应器反应器为原料油很催化剂充足接触提供必需空间,并能控制一定反应温度和反应时间。催化裂化反应器分为稀相段、密相段和汽提段三个部分,总高约为26-33米。原料油用压力为8-10巴蒸汽雾化、经喷咀进入稀相提升管,喷咀前压力应保持3.5-4巴(表)以确保良好雾化状态。通常是沿稀相提升管圆周均匀部署数个喷咀以使雾化原料油均匀地分布于管内。在稀相提升管内,原料油和催化剂接触肯定发生裂化反应,通常在这里发生反应占全部反应25%。然后经分布板进入密相段再继续完成其它约75%反应。密相段有高速床和低速床两种,高速床空塔线速约1.2m/s,低速床约0.6m/s。采取高速床关键目标是降低返混以达成
12、提升选择性目标。密相段直径依据反应产品体积流率(在反应条件下)和选择密相段线速确定,密相段高度则由所需密相床藏量确定,约5米左右。稀相段关键作用是使携带出床层催化剂沉降下来以降低旋风分离器入口固体浓度,从而降低旋风分离器负荷和降低催化剂带至分馏塔数量。为确保一级旋风分离器入口高度应保持6米以上。反应器内旋风分离器采取两级串联,负荷大时能够几组并联,油气自二级升气管出来聚集于集气室后再导出反应器。一级料腿伸至分布板上,其末端装有全覆盖翼阀;二级料腿伸至稀、密相交界处,其末端装有半覆盖式翼阀。在集气室下面装有防焦档板,在档板以上空间内通入防焦蒸汽,其目标是预防油气在此死区停留时间过长引发结焦。汽提
13、段在反应器下部,其作用是用蒸汽置换出催化剂颗粒之间和催化剂本身孔隙内油气,这部分油气数量约占产品2-4%,假如不除去就相当于增加了2-4%焦炭产率。在汽提段,催化剂和水蒸气是逆向运动,为了确保催化剂能顺畅地以充气流动状态向下运动,催化剂流速和水蒸气流速应保持某个适宜相对关系。为了改善汽提效果,汽提段内通常装有15-20层人字档板。为了确保催化剂流畅,在安装人字档板后各区域最小流通面积应确保有汽提段截面50%。汽提蒸汽由插入最下面2-3排人字档板下面管子喷入,蒸汽管上在经过管中心水平线成30方向开有喷孔。为了预防停工时催化剂堵塞喷孔和减轻喷孔磨损,在喷孔外焊有25mm长套管。为了使蒸汽分布均匀和
14、预防部分喷管处产生涡流加剧磨损,蒸汽管内线速和孔速关系应合适。催化重整装置1. 目标和任务“重整”是指烃类分子重新排列成新分子结构。在有催化剂作用条件下对汽油馏分进行重整称催化重整。在催化重整过程中,发生环烷脱氢,烷烃环化脱氢等生成芳烃反应和烷烃异构化、加氢裂化等反应,这些反应全部会使汽油辛烷值提升。重整汽油辛烷值(研究法)通常在90以上,而且烯烃含量少、安定性好,是车用汽油高辛烷值组分。在催化重整中,最关键化学反应是芳构化反应,所以在重整生成油中,苯、甲苯、二甲苯及较大分子芳烃含量很高。苯类产品是有机合成、油漆、染料、医药等工业基础原料。所以,催化重整除了生产高辛烷值汽油以外,同时也是生产芳
15、烃关键手段。因为重整中脱氢反应,它还生产处很关键副产品,即纯度很高氢气(H2含量在75-95%)。在通常情况下,这些氢气能够直接用于含硫油加氢精制,加氢裂化。所以,重整过程是炼厂中取得廉价氢气关键起源,重整另一个新用途是用来生产液化气,采取特定催化剂可使液化气产率提升。2. 催化重整化学原理在催化重整中发生化学反应关键有以下多个:(1) 六元环烃脱氢反应(2) 五元环烃异构脱氢反应(3) 烷烃环化脱氢反应(4) 异构化反应(5) 加氢裂化反应除了以上五种关键反应外,还有烯烃饱和和生焦反应等。生焦反应即使不是关键反应,不过它对催化剂活性和生产操作有很大影响。以上(1)(2)(3)种反应全部是生产
16、芳烃反应,芳烃含有较高辛烷值,所以不管目标产物是芳烃还是高辛烷值汽油,这些反应全部是有利。尤其是正构烷烃环化脱氢反应会使辛烷值大幅度提升。这三种反应反应速率很不一样,六元环烷脱氢反应进行得很快,在工业重整条件下通常能达成化学平衡,她说生产芳烃关键反应。五元环烷异构脱氢反应比六元环烷脱氢反应慢得多,通常只能有一部分转化成芳烃。在重整原料中,五元环烷烃常常占环烷烃中相当大百分比,所以,怎样提升这一类反应反应速率是一个关键问题。烷烃脱氢环化反应速度很慢,在通常铂铼重整过程中,烷烃转化为芳烃转化率很小。铂铼等双金属和多金属重整芳烃率比铂重整有很大提升,关键原因就是提升了烷烃转化为芳烃反应速率。异构化反
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