催化裂化基础.docx
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催化裂化基础
催化裂化基础
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目录
1.催化裂化基本知识1
1.1基本催化裂化工艺1
1.2装置主要指标1
1.3产品质量控制3
1.4各种基本计算4
2.中油催化装置基本情况5
2.1平面布置5
2.2主要设备型号7
2.3主要控制回路10
2.4三大平衡13
3.自动保护系统（ESD）13
4.基本开停工过程17
4.1开工步骤17
4.2停工步骤17
5.基本事故处理17
5.1紧急停工的条件：
17
5.2紧急停电18
5.3全厂性停电：
19
5.4仪表电全停时装置应急处理方案20
5.5火灾事故20
5.6增压机自停事故处理预案20
1.催化裂化基本知识
1.1基本催化裂化工艺
FCC（流化催化裂化）的各种工艺，基本上没有多大的区别，较大的区别在产品分布，从而对各部分的设计产生影响。
以重质油为原料多产丙烯的催化裂解技术（DCC）、多产液化气和汽油的催化裂化技术（MGG和ARGG）、多产异构烯烃的催化裂化技术（MIO）、多产丙烯和乙烯的催化热裂解技术（CPP），全大庆减压渣油催化裂化工艺（VRFCC），焦化蜡油吸附转化DNCC催化裂化技术。
MIP多产异构烷烃
DCC深度催化裂化
MGD最大量生产液化气和柴油工艺
FDFCC灵活双效催化裂化
MSR（MultiStageReaction）多段提升管
MSR-PL最大量丙稀、液化气
MSR-LG最大量液化气、汽油
MSR-DG最大量柴油、汽油
MSR-OLD最大量降低汽油稀烃
催化裂化装置主要任务是将常压重油（渣油、蜡油）等经过反应生成高辛烷值汽油、轻柴油、液化石油气、干气、油浆，并将生成的焦炭在再生器燃烧，产生蒸汽，另外还提供近100℃的低温热源。
1.2装置主要指标
1.加工能力
同类装置，相同条件下（装置类型、原料和催化剂性质、加工工艺、生产方案等）一般加工量越大，综合能耗越低。
从现在的情况来看，影响加工量的主要是原料性质，原料性质决定了生焦量，取热就成为瓶颈，如原料性质好，一般主风量（或其他大型机组的能力、动设备能力等）为装置加工瓶颈，然后就是设备的线速、压降等问题。
2.加工损失
催化装置加工损失一般为0.4～0.6％：
1）反应进料中的S、N含量
约20％（质量）S、35～40％N进入烟气
约10％（质量）S、少量N进入污水系统
约40％S进入干气、液化气（脱前）系统
少量S进入碱渣，其余S、N化合物进入产品
2）装置或设备停工检修
3）计量
油品计量的温度、压力问题，烟气计量的计算问题（影响烧焦）
3.产品合格率
4.装置综合能耗
装置的综合能耗与装置负荷率、原料性质、催化剂类型、工艺、能量的有效利用等相关：
以七月份能耗为例：
本月量
吨耗
能耗
系数
MJ/t
单价
元
加工量
t
43161.61
新鲜水
t
486
0.0113
0.18
0.003
0.085
1.3
0.015
循环水
t
651000
15.083
0.1
2.155
63.348
0.3
4.525
除氧水
t
42560
0.986
2.3
3.241
95.254
12
11.833
电
Kwh
3486205
80.771
0.404
32.631
959.117
0.45
36.347
烧焦
Kg
3987.99
0.0924
1000
132.030
3880.661
蒸汽
kg
-8416
-0.195
76
-21.176
-622.402
80
-15.599
148.88
4376.062
合计
37.12
从中可以看出，对装置能耗影响比较大的是电、蒸汽、烧焦。
5.化工辅料消耗
序号
名称
单耗（kg/t）
备注
1
催化剂
3.00
对原料
2
CO助燃剂
0.03
对原料
3
金属钝Ni剂
0.10
对原料
金属钝V剂
0.03
对原料
4
30％液碱
0.30
对汽油
5
液氨
0.07
对原料
6
F-01油浆阻垢剂
0.10
对原料
7
HA-18活化剂
0.08
对汽油
8
防胶剂
0.00
对汽油
9
磺化酞菁钴
每年更换一次（约100公斤）
10
柴油抗氧剂
0.07
视柴油色号添加
11
综合缓蚀剂
0.03
对分馏、稳定注水量
12
N-46透平油
30吨
年用量
13
46＃机械油
3吨
年用量
14
HM32抗磨液压油
2吨
年用量
15
变压器油
1吨
年用量
1.3产品质量控制
名称
项目
质量标准
（国标）
质量标准
（企标）
粗汽油
馏程
KK，（℃）
≯205
≯205
精
制
汽
油
馏程
10%馏出温度（℃）
≯70
≯70
50%馏出温度（℃）
≯120
≯120
KK℃
≯205
≯205
残留量
≯1.5
≯1.5
腐蚀（铜片,80℃,20分钟）
合格
合格
水溶性酸或碱
无
无
酸度mgKOH/100ml
≯2.5
≯2.5
实际胶质mg/100ml
≯5
≯5
饱和蒸汽压KPa
9月1日－2月29日
≯80
≯88
3月1日－8月31日
≯67
≯74
轻
柴
油
馏程
95%馏出温度
≯365
实测
闪点（℃）
≮55
≮55
腐蚀（铜片,80℃,20分钟）
合格
合格
酸度mgKOH/100ml
≯5
≯4.0
水溶性酸碱
无
无
凝点
10#℃
≯10
0#℃
≯0
－10#℃
≯－10
液
化
气
密度（15℃）kg/m3
报告
蒸汽压（37.8℃）KPa
≯1380
≯1380
C5及C5以上组分含量%（V/v）
≯3.0
≯3.0
C2组分含量%（V/v）
≯2.0
铜片腐蚀级
≯1级
≯1级
总硫含量mg/m3
≯343
≯343
游离水
无
无
蒸发残留物ml/100ml
≯0.05
≯0.05
油渍观察
通过
通过
干气
C3以上组分含量（V/V）%
≯3.0
≯3.0
1.汽油
1）汽油干点通过调节分馏塔顶温度来控制，一般尽量用顶循，少用或不用冷回流。
2）汽油蒸汽压通过稳定塔的操作来控制，主要调节塔底温度。
3）汽油腐蚀、博士试验通过精制系统控制。
2.柴油
1）轻柴油凝点通过调节柴油抽出温度来控制。
2）轻柴油闪点通过调节柴油汽提塔汽提蒸汽流量来控制。
3.液化气、干气
1）液化气C2组分含量通过调节吸收解吸系统来控制，主要靠调节解吸塔底温度来控制
2）液化气C5以上组分含量一般通过调节稳定塔顶温度来控制。
3）干气C3以上组分含量一般通过调节吸收剂、再吸收剂的量来控制吸收塔、再吸收塔顶温度来控制。
1.4产品主要性能
1.汽油
1）通常车用汽油的抗爆性用辛烷值来表示。
辛烷值就是以纯正庚烷的辛烷值为0，纯异新烷（2,2,4-三甲基戊烷）的辛烷值为100而定出的一种测定汽油抗爆性能相对标准。
对车用汽油采用研究法（RON）和马达法（MON）辛烷值进行评价，分别反应汽车在低速和高速行驶条件下的抗爆性。
1.5各种基本计算
1.单位能耗换算为千克标煤
燃料油1000万千卡×41.868/29.3＝千克标煤/吨
燃料气1000万千卡×41.868/29.3＝千克标煤/吨
新鲜水0.18万千卡×41.868/29.3＝千克标煤/吨
循环水0.1万千卡×41.868/29.3＝千克标煤/吨
除氧水2.3万千卡×41.868/29.3＝千克标煤/吨
蒸汽76万千卡×41.868/29.3＝千克标煤/吨
电1KWh＝0.404千克标煤
烧焦1000×t/t×41.868/29.3＝千克标煤/吨
1千克标煤/吨＝1×29.3/41.868×10×4.2
2.催化剂藏量计算
e＝2.718282
3.烧焦计算
Q主风量（m3N/h）
N干烟气O2含量（V％）
R干烟气CO2/CO
1）干烟气：
脱去H2O的干气，所以O不平衡，O2+CO2+CO的值能表现出再生器烧的H量，越小烧H越多，一般在18-20为正常。
2）烧焦量与空气湿度有关，
2.催化装置基本情况
2.1基本工艺流程
以简单的图表示
2.2平面布置
2.3主要设备型号
1.反应再生部分
1）提升管反应器：
采用折叠式提升管，分为两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段。
预提升段钢内径为φ1000mm，内衬150mm隔热耐磨衬里；反应段内径为φ1000mm，内衬100mm隔热耐磨衬里。
提升管反应器进料设一排6只SKH-4型高效雾化喷嘴，出口采用两组粗旋风分离器。
2）沉降器及汽提段
沉降器置于再生器之上，直径为φ6.4m，内衬100mm无龟甲网衬里，采用单级4组高效旋风分离器。
汽提段直径φ2400mm，设8层改进型环形挡板，整个汽提段插入再生器中，外衬100mm隔热耐磨衬里。
3）再生器
采用大小筒体结构，稀相直径为φ9200mm，密相直径为φ6600mm，采用125mm厚隔热耐磨衬里，主要构件包括7组两级高效旋风分离器、主风分布管、待生塞阀套筒及特殊设计的待生催化剂分配器、外取热器等。
4）外取热器
本装置设置一台全反混式外取热器，直径为φ2500mm，内衬100mm隔热耐磨衬里，汽水循环系统采用自然循环方式，正常取热量为17445kW，最大取热量可达到25000kW。
5）三级旋风分离器
采用一台立管式三级旋风分离器，三旋筒体直径φ4200mm，内设φ280mm分离单管34根
2.塔类
1）分馏塔
分馏塔直径φ4200mm，采用34层MSV双溢流条形浮阀塔板，由苏州格利奇生产。
2）轻柴油汽提塔
轻柴油汽提塔直径φ1400mm，采用6层MSV单溢流条形浮阀塔板，由苏州格利奇生产。
3）吸收塔
吸收塔直径φ2200mm，采用40层MSV双溢流条形浮阀塔板，由苏州格利奇生产。
4）解吸塔
解吸塔直径φ2800mm，采用40层MSV双溢流条形浮阀塔板，由苏州格利奇生产。
5）再吸收塔
再吸收塔直径φ1600mm，采用30层MSV单溢流条形浮阀塔板，由苏州格利奇生产。
4）稳定塔
稳定塔直径φ2800mm，采用52层MSV双溢流条形浮阀塔板，由苏州格利奇生产。
3.机组
1）主风机组
主风机组采用烟机＋主风机＋电动/发电机三机组配置。
主风机为离心式风机。
烟机采用单级悬臂式。
电动机为鼠笼式异步电动机/发电机，型号YFKS900-4，由南阳防爆集团有限公司生产。
主风机型号6E1720-4.0/0.97，设计流量1500m3n/min，设计出口压力0.4MPa（绝），由西安陕鼓动力股份有限公司生产。
烟气轮机设计入口烟气流量1420m3n/min，入口压力0.31MPa（绝），型号YL-6000，由兰州机械工程有限公司生产。
2）备用主风机组
备用主风机组采用主风机＋电动机两机组配置。
主风机为离心式风机。
主风设计流量1100m3n/min，型号D1300，设计出口压力0.32MPa（绝）。
由西安陕鼓动力股份有限公司生产。
电机型号YKS710-4，功率4500kW。
3）增压机组
增压机采用增压机＋电动机二机组配置，共两台，1开1备。
增压机为离心式。
设计流量160m3n/min，设计出口压力0.48MPa（绝），型号B80-4.89/3.977。
电机功率315kW。
3）富气压缩机组
富气压缩机组柴油背压式汽轮机＋气压机两机组配置。
气压机流量285m3n/min，入口压力0.22MPa（绝），出口压力1.6-1.7MPa（绝），型号2MCL456-45。
汽轮机型号B25/01。
4.冷换设备
对于一般的冷换设备以选用BES、BJS系列为主；对于热水与油品换热的换热器均选用BIU系列；对压降及油气冷却要求较严的部位，如分馏塔顶、气压机出口系统，采用低压降的折流杆冷凝器。
5.油泵
本装置所选油泵以能满足大流量要求、较高效率的AY型离心泵为主，电机均选用YB系列。
6.余热锅炉
设置一台余热锅炉。
由过热段、蒸发段及省煤器段组成，并设置了一台给水预热器，余热锅炉补燃操作。
2.4主要控制回路
1、反应温度
1）原料预热温度控制（TIC11103）
原料预热温度控制即提升管进料（主要是混合原料油）的温度控制是通过改变原料油与油浆的换热量来实现的。
2）提升管反应温度（TIC11101）
反应温度是影响催化裂解装置产率及产品分布的关键参数之一，它受许多工艺参数和制约条件的影响。
催化裂解反应是吸热反应，所需热量直接由再生器烧焦的燃烧热（主要的）和进料携带的热量（次要的）提供，在其它因素相对不变的条件下，反应温度在一定范围内可以通过再生催化剂的循环量来控制。
提升管反应器出口温度是通过调节再生滑阀的开度控制再生催化剂的循环量实现的，为提高装置的安全可靠性和操作灵活性，在控制回路中设置再生滑阀差压保护回路。
提升管反应器出口温度调节器（反作用）与再生滑阀压降调节器（正作用）组成超弛控制系统，以实现再生滑阀的低压差软限保护，防止催化剂倒流。
正常工况时，再生滑阀压降总是大于给定值（一般约为10KPa），再生滑阀由提升管反应器出口温度调节器直接控制，再生滑阀压降调节处于自动跟踪状态；在异常工况时，即当再生滑阀压降调节器的输出值去控制再生滑阀（此时提升管反应器出口温度调节器则处于自动跟踪状态），以维持再生滑阀有一定压降，防止催化剂倒流，待再生滑阀压降正常后，提升管反应器出口温度调节器出口温度调节器又投入控制。
2、再生器、沉降器差压与再生器压力控制（PIC11101＋PDLC1104）。
为保证催化剂循环量和主风机的安全运行，采用再生器－沉降器差压调节器（反作用）和再生器压力调节器（反作用）组成自动选择调节系统。
当再生器与沉降器差压在正常范围内时，再生器压力调节器分程控制烟机入口高温蝶阀和双动滑阀，以维持再生器压力的恒定；当反应压力异常降低使再生器与沉降器的差压正向超过安全给定值（70Kpa）时，自选调节系统的两器差压调节就无扰动地自动取代再生器压力调节器进行控制，自动调低再生器压力以维持两器允许的范围内，此时，烟机入口蝶阀改为调节器控制。
当再生器与沉降器差压恢复到给定值范围时，系统又无扰动地自动返回再生器压力控制烟机入口高温蝶阀和烟气双动滑阀。
当反应压力异常升高再生器与沉降器的差压反向超过安全给定值（-10Kpa）时，自动选择调节系统是无能为力的，当再生器与沉降器差压继续降低可通过ESD实行装置停车。
再生器压力调节器同时与烟机转速调节器（SIC11401）组成超弛（低选）控制回路，实现烟机组转速软限保护。
3、反应压力控制
1）两器烘器阶段（HIC11102）
通过遥控设在沉降器顶的放空阀控制沉降器压力，其目的是控制两器的升温速度。
2）建立汽封至两器流化试验阶段（PIC11201A/PIK11201A）
用分馏塔顶压力控制分馏塔顶出口油气管道上的蝶阀保证反应压力平衡。
3）反应进油后至启动富气压缩机前（PIC11201A/PIK11201B+PIK11502）
采用分馏塔顶压力控制压缩机入口放火炬小阀（细调），配以遥控压缩机入口放火炬大阀（粗调），保证反应压力平稳。
4）富气压缩机正常运行后（PIC11201B/PIK11201D+FIC11501）
正常工况下，采用分馏顶压力控制富气压缩机组的转速保证反应压力的平稳，此时控制气压机出口循环线上的反喘振调节阀以免富气压机组喘振。
5）汽轮机调速器故障，（PIC11201B/PIK11201C+PIC1201A/PIK11201B与FIC11501低选）
若汽轮机调速器故障，则置调速器于固定位置，使机组处于恒速运行状态，采用分馏塔顶压力和富气压缩机组反喘振调节系统组成低选，控制气压机出口循环线的反喘振调节阀，同时投用PIC11201C控制放火炬小阀以保证反应压力的平稳。
6）富气压缩机入口压力自动保护控制（PIC11502）
在上述两种工况下，富气压缩机入口独立设置一压力自动保护控制回路，其输出信号直接控制放火炬大阀，该调节器的给定值较正常操作压力高10KPa，当压缩机突然故障致使入口压力急剧增高时，该调节器自动打开放火炬大阀，保证富气压缩机入口压力和反应压力不致过高。
4、分馏塔底液位控制
分馏塔底液位可通过调节分馏塔底返塔油浆的温度来进行控制。
分馏塔底液位升高，表明分馏塔底温度较低，油浆内残留过多未被汽化的轻组份；分馏塔底液过低，表明分馏塔底温度太高，油浆内的重组份也被汽化。
因此，维持分馏塔底液位或温度在一定范围内是极为重要的。
影响分馏塔底温度的主要因素有三个，即：
塔底反应油气入口温度、塔底汽提蒸汽和返塔油浆温度（主要干扰因素）。
分馏塔底液位控制可以采用三种方法。
一是：
用塔底液位调节器的输出直接控制油浆蒸汽发生器两台偏心旋转阀的开度；二是：
用塔底油浆的温度调节器输出直接控制油浆蒸汽发生器两台偏心旋转阀的开度；三是：
用上返塔油浆的温度调节器输出直接控制油浆蒸汽发生器两台偏心旋转阀的开度，保证返塔油浆温度的相对稳定，间接控制分馏塔底液位。
以上三种方法可通过软开关实现切换。
分馏塔底液位测量采用双法兰变送器和内浮球液位变送器两种手段，两台变送器的输出可切换用作塔底液位调节器的输入。
5、稳定塔盘温度控制（TIC11326）
稳定塔灵敏塔盘温度控制（TIC11326主）与热值控制灵敏塔盘温度。
T111326/、T111325、和TI11326/3，三者通过软开关切换作为TC11326的输入。
6、解吸塔盘温度控制（TIC11301）
通过改变塔底重沸器换热量来控制灵敏塔盘温度。
TI11303、TI11319/2、和TI11319/3，三者可以通过软开关切换作为TIC11301的输入。
7、稳定塔顶压力热气体旁路控制（PIC11303）
稳定塔顶压力（PIC11303）控制空冷前蝶阀（F0）、热旁路蝶阀（F0），若稳定塔顶压力升高时开大空冷前蝶阀的同时关小热旁路蝶阀。
当两阀分别开、关至全行程时，稳定塔顶压力仍高时才通过PIC11310逐渐打开不凝气排放阀，反之亦然。
8、稳定塔温度以及稳定塔顶回流罐液位控制（LIC11311A）
为保证液化气和稳定汽油质量以及调整产品结构，控制好塔顶温度或液化中C2、C5。
C5的含量是非常重要的，当温度升高或液化气中重组分含量增加时首先关小出装置液化气的量，近而因稳定塔顶回流罐液位升高，再通过液位控制（LIC11311A）开大回流量，来降低塔顶温度或降低液化气中重组分含量，反之亦然。
2.5三大平衡
温度平衡
压力平衡
物料平衡
4.自动保护系统（ESD）
4.基本开停工过程
4.1开工步骤
1.全面大检查及准备工作
2.开备机，分馏、稳定系统吹扫、试压
3.两器并风，吹扫试密
4.点F2101两器升温、分馏引原料油，引燃烧油，
5.沉降器切换空气，分馏继续塔外循环
6.反应装转催化剂，两器流化，分馏塔外升温脱水
7.两器流化
8.拆油气大盲板，分馏改塔内循环升温，收汽油、柴油
9.两器流化，外取热产少量蒸汽、过热蒸汽去汽轮机开始暖线，汽轮机进入开工程序
10.进料，汽轮机提速，压缩富气进稳定，调整操作
11.开主机
12.主机出口提压，并风
4.2停工步骤
1.准备工作
2.降量、降温
3.切断进料，停气压机，分馏循环退油
4.卸催化剂，反应赶油气；分馏、吸收稳定系统全面吹扫，冲洗塔器
5.装大盲板
5.基本事故处理
5.1紧急停工的条件：
1.主风机故障停车。
2.催化剂停止流化或倒流。
3.严重碳堆积无法维持生产。
4.进料流量过低又无法挽救。
5.催化剂跑损太大又制止不住，无法维持正常生产。
6.长时间停水、电、汽、风。
7.重要设备突然发生无法处理故障或发生爆炸着火等事故，无法维持生产时。
8.提升管在进料情况下，其出口温度低于440℃，无法进行正常生产。
处理方法：
1.启用主风自保，待主风机供风正常后再恢复生产。
2.切断两器，改单器流化，待查明原因处理正常后恢复生产。
3.启用进料自保，切断进料，通入事故蒸汽，再生器流化烧焦防止再生器超温，外取热器汽包超负荷，后期防止二次燃烧。
待催化剂恢复正常后再组织进料。
4.联系分馏降温降量，维持开路循环。
5.联系停气压机，稳定三塔循环或停稳定。
6.若供电不能及时恢复，反应闷床。
7.其它事故时，按相应方案处理。
5.2紧急停电
事故原因：
1.低压系统停电：
低压系统共两路电，若一路停，应立即启动停运设备的备用设备。
若两路停照明、电动泵、空冷特阀油泵等停运，气压机，主风机联锁停机。
2.全厂性停电，除上述情况外，主风机、气压机停运，蒸汽压力迅速下降，停水、停风、仪表失灵。
3.若高压电停，气压机、主风机停运，按紧急停工处理。
处理方法：
1.装置部分设备停电，酌情切断反应进料，保持两器流化，待恢复供电，设备正常运转后，重新组织反应进料。
2.若主风机停电：
a、立即启用主风自保，防止催化剂倒流入主风管线。
b、检查所有自保阀动作情况，如不到位应手动或手摇到位。
c、维持两器压力平稳，防止催化剂倒流，油气反窜。
d、待主风机开机后，引风入再生器，按正常开工恢复生产。
5.3全厂性停电：
处理方法：
1.各自保阀相继启用，注意观察参与自保各调节阀回讯情况。
2.立即全开放火炬大阀（PIC11502）、B阀，防止反应系统憋压，关反喘振C阀（FIC11501）。
3.开大汽提蒸汽赶尽沉降器内油气，防止因长时间停电温度降低而结焦。
4.视蒸汽、风压下降情况，缓慢关闭主风事故蒸汽及松动、反吹、防焦点器壁阀；关F2201一、二次风阀。
5.待生塞阀利用蓄能器对立管收缩进行跟踪，避免因立管收缩造成油气倒窜发生事故。
6.关闭待生套筒事故蒸汽。
7.原料油、油浆喷嘴处改走事返线，关闭预提升干气手阀、终止剂手阀，进料自保复位。
8.沉降器赶油气30分钟后，逐步降低沉降器、提升管吹汽量，必要时倒油气大盲板，停沉降器吹汽。
9.停电半小时内仍未恢复供电，应联系给蒸汽吹扫原料油线及油浆线，吹扫时防止蒸汽压力低于0.3MPa（表）而窜油。
如无蒸汽，应紧急放空。
除采取上述紧急措施外，还应采取下列步骤：
1.自下而上关闭所有松动，反吹点器壁阀。
2.停电半小时，仍未恢复供电，应联系给蒸汽吹扫。
渣油管线吹扫时，防止蒸汽压力低于0.3MPa而窜油；如无蒸汽，可紧急放空。
3.恢复供电后，先联系检查汽、风、水是否供应正常。
4.打开所有松动，反吹点，通入松动介质，并处理堵塞点。
5.联系仪表处理所有测压点，检查一、二次表是否良好备用。
6.恢复主风自保，联系开主风机，处理通主风管线，改好主风流程，缓慢向再生器送风，喷燃烧油升温。
7.尽快建立两器流化，保持正常藏量，两器压
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