年产7万吨灵活双效催化裂化分馏装置工艺设计(附件)
催化裂化是原油二次加工中的重要手段，是将重质油通过裂解生成汽油、柴油和液化石油气的过程。而灵活双效催化裂化则是采用两根提升管反应器对重质油进行催化改质，使产品的质量得到提升。催化裂化的分馏过程在整个工艺中起到分离油气混合物的作用，最终分离出汽油、富气、柴油等产品。通过比较选择分馏塔类型，通过对该类型分馏塔进行物料衡算和热量衡算，并且计算其塔高、塔径、塔板数以及分馏塔附属换热器的主要部件尺寸大小，使分馏塔的工作效率达到最大，节约成本。装置还对生产中产生的废气和废渣进行了处理，降低了环境污染。关键词 工艺设计，催化裂化，灵活双效，分馏
目 录
1 绪论3
1.1 国内外催化裂化装置概述3
1.2 装置设计的基础4
1.3 工厂的厂址选择5
1.4 总图布局5
2 工艺流程设计6
2.1 技术方案6
2.2 工艺流程叙述7
3 化工工艺设计9
3.1 原料的物性数据9
3.2 物料平衡 13
3.3 塔板数、塔顶压力和塔板压力降的确定 13
3.4 全塔热量衡算 13
3.5 分馏塔塔径的确定 14
3.6 塔高的计算 15
4 主要设备工艺计算 16
4.1 空气冷却器设备的尺寸计算 16
4.2 水冷冷凝器设备工艺计算 22
4.3 水冷器选型 26
4.4 换热器设备尺寸一览表 27
5 安全技术与环境安全 27
5.1 大气污染的防治 28
5.2 水污染的防治 29
5.3 噪声的防治 30
5.4 安全措施 30
6 技术经济概算 30
6.1 经济效益分析 31
结论33
致谢34
参考文献35
附表1 工艺设备一览表
附图1 装置管道及仪表工艺流程图
附图2 装置设备平面布置图
附图3 装置竖面布置图< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 附图4 装置主要设备图
1 绪论
1.1 国内外催化裂化装置概述
催化裂化工艺是石油加工的重要方法，在炼油工艺领域中占有不可替代的地位。随着我国的工业、农业、交通运输业、国防业等部门的快速崛起，我国对汽油、柴油、液化石油气等油品的需求和其质量的要求也越来越大。对于汽油这一个产品，全球每年的消耗量超过7亿吨，而我国优质油总产量却远远低于我们的消耗量。目前我国的汽油的辛烷值一般在91.5左右，优质汽油则在97.5左右，而这种汽油每年的产量是比较低的，这就需要我们对石油进行二次加工来获取更高辛烷值的汽油。在这种大环境下，全球催化裂化工艺都迅速的发展起来，我国催化裂化汽油研究法辛烷值偏低，必须积极研究更加与时俱进的工艺方案，提高催化剂的质量，提高汽油辛烷值来赶上国际水平。
最早的催化裂化装置为固定床催化裂化装置，但其缺点也很明显：设备结构比较复杂，操作繁琐，控制困难。为了解决这些问题，需要进行两项技术革新:使催化剂在反应和再生操作之间循环流动，减小催化剂的粒径。
1943年由Magnolia石油公司投产了一套TCC装置，处理量500kt/t，此装置成功解决了催化剂在反应器和再生器之间循环使用的问题。此装置相对于固定床催化裂化装置的优点有：
（1）由于裂化反应和再生反应在不同的设备中进行，因此可以操作条件容易实现。
（2）催化剂置换简单。
（3）反应器和再生器的操作都是连续的，相对而言是简单，易操作。
（4）裂化产品的产率和质量不像固定床过程那样在每个循环都发生变化的而是基本上保持不变的
移动床成功的解决了第一个问题，但是催化剂在反应器和再生器之间移动产生的传质阻力非常大，而流化床催化剂的粒径质油60微米，所以其传质阻力很小。再加上当时催化裂化装置的发展，使装置的高度进一步下降到30到35m。而且机械结构也变简单了，降低了成本，使其成为主流的催化裂化装置。1980年，全世界流化催化裂化装置加工能力占催化裂化总加工能力的92.3%，移动床
下降到了7.7%，固定床已经完全废除。而到2000年，全世界流化催化裂化装置的加工能力占到了总加工能力的98%。所以可以看到流化催化裂化工艺设计发展之快[1]。
下面重点介绍国外几种催化裂化装置。
PetroFCC工艺：以馏分油或减压渣油为原料，采用双提升管反应器，反应在高温和高油剂比的操作条件下，催化剂用带有高浓度择形沸石添加剂的一种新型催化剂，这样可以将重质油直接装化为汽油和轻柴油馏分。通过此套装置可以将丙烯的产量提高到23%，以及碳四产率可以达到16%，在芳烃装置的作用下，汽油馏分可以用来生成超过50%的对二甲苯和15%的苯。为了使氢气和轻饱和烃的产量降低，在第一个提升管中装备快分系统和进料分布系统，并且使通过提升管的油气的停留时间短暂。采用抵押反应区提高烯烃度。
国内催化裂化技术的发展体现在满足炼油厂新的产品结构和产品质量需求方面。为了解决多产烯烃和石化厂裂解装置丙烯产量不足的矛盾，实现了
（1）DCC工艺：利用蜡油或渣油为原料多产丙烯，产量可达到15%。
（2）ARGG工艺：操作条件相对于DCC缓和，丙烯产率可以达到8%左右[2]。
为了降低催化裂化汽油的烯烃含量，又发展了几种特殊的催化裂化技术，实现了
MIP工艺：利用催化裂化主反应和二次裂化按平行顺序进行的特点，提升管设置两个反应区，分别保持不同的空速和温度，使汽油中的烯烃转化成芳烃，这样就达到了汽油含量降低的效果[3]。
1.2 装置设计基础
原料：采用的混合重质油为常压渣油和直馏汽油。
设计原则：能够得到更多更高品质的汽油、柴油和液化气
装置操作灵活
经济性好
装置可自行换热
尽可能做到绿色环保
设计规模：加工重质混合原料油7万吨/年。
设计任务：在催化剂的作用下通过催化裂化反应将重质油轻质化，生产高品质的汽油，柴油，液化气等产品。设计一套双功能催化裂化装置将直馏汽油催化改质的提升管系统和重油裂化提升管系统并列式布置，通过双提升管反应系统对原料和劣质汽油进行催化反应改质，能够提高劣质油掺炼油率，大幅度降低催化裂化汽油的烃含量，增产丙烯和丁烯等化工原料，同时也可以降低汽油的硫、氮等杂质含量。
目 录
1 绪论3
1.1 国内外催化裂化装置概述3
1.2 装置设计的基础4
1.3 工厂的厂址选择5
1.4 总图布局5
2 工艺流程设计6
2.1 技术方案6
2.2 工艺流程叙述7
3 化工工艺设计9
3.1 原料的物性数据9
3.2 物料平衡 13
3.3 塔板数、塔顶压力和塔板压力降的确定 13
3.4 全塔热量衡算 13
3.5 分馏塔塔径的确定 14
3.6 塔高的计算 15
4 主要设备工艺计算 16
4.1 空气冷却器设备的尺寸计算 16
4.2 水冷冷凝器设备工艺计算 22
4.3 水冷器选型 26
4.4 换热器设备尺寸一览表 27
5 安全技术与环境安全 27
5.1 大气污染的防治 28
5.2 水污染的防治 29
5.3 噪声的防治 30
5.4 安全措施 30
6 技术经济概算 30
6.1 经济效益分析 31
结论33
致谢34
参考文献35
附表1 工艺设备一览表
附图1 装置管道及仪表工艺流程图
附图2 装置设备平面布置图
附图3 装置竖面布置图< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 附图4 装置主要设备图
1 绪论
1.1 国内外催化裂化装置概述
催化裂化工艺是石油加工的重要方法，在炼油工艺领域中占有不可替代的地位。随着我国的工业、农业、交通运输业、国防业等部门的快速崛起，我国对汽油、柴油、液化石油气等油品的需求和其质量的要求也越来越大。对于汽油这一个产品，全球每年的消耗量超过7亿吨，而我国优质油总产量却远远低于我们的消耗量。目前我国的汽油的辛烷值一般在91.5左右，优质汽油则在97.5左右，而这种汽油每年的产量是比较低的，这就需要我们对石油进行二次加工来获取更高辛烷值的汽油。在这种大环境下，全球催化裂化工艺都迅速的发展起来，我国催化裂化汽油研究法辛烷值偏低，必须积极研究更加与时俱进的工艺方案，提高催化剂的质量，提高汽油辛烷值来赶上国际水平。
最早的催化裂化装置为固定床催化裂化装置，但其缺点也很明显：设备结构比较复杂，操作繁琐，控制困难。为了解决这些问题，需要进行两项技术革新:使催化剂在反应和再生操作之间循环流动，减小催化剂的粒径。
1943年由Magnolia石油公司投产了一套TCC装置，处理量500kt/t，此装置成功解决了催化剂在反应器和再生器之间循环使用的问题。此装置相对于固定床催化裂化装置的优点有：
（1）由于裂化反应和再生反应在不同的设备中进行，因此可以操作条件容易实现。
（2）催化剂置换简单。
（3）反应器和再生器的操作都是连续的，相对而言是简单，易操作。
（4）裂化产品的产率和质量不像固定床过程那样在每个循环都发生变化的而是基本上保持不变的
移动床成功的解决了第一个问题，但是催化剂在反应器和再生器之间移动产生的传质阻力非常大，而流化床催化剂的粒径质油60微米，所以其传质阻力很小。再加上当时催化裂化装置的发展，使装置的高度进一步下降到30到35m。而且机械结构也变简单了，降低了成本，使其成为主流的催化裂化装置。1980年，全世界流化催化裂化装置加工能力占催化裂化总加工能力的92.3%，移动床
下降到了7.7%，固定床已经完全废除。而到2000年，全世界流化催化裂化装置的加工能力占到了总加工能力的98%。所以可以看到流化催化裂化工艺设计发展之快[1]。
下面重点介绍国外几种催化裂化装置。
PetroFCC工艺：以馏分油或减压渣油为原料，采用双提升管反应器，反应在高温和高油剂比的操作条件下，催化剂用带有高浓度择形沸石添加剂的一种新型催化剂，这样可以将重质油直接装化为汽油和轻柴油馏分。通过此套装置可以将丙烯的产量提高到23%，以及碳四产率可以达到16%，在芳烃装置的作用下，汽油馏分可以用来生成超过50%的对二甲苯和15%的苯。为了使氢气和轻饱和烃的产量降低，在第一个提升管中装备快分系统和进料分布系统，并且使通过提升管的油气的停留时间短暂。采用抵押反应区提高烯烃度。
国内催化裂化技术的发展体现在满足炼油厂新的产品结构和产品质量需求方面。为了解决多产烯烃和石化厂裂解装置丙烯产量不足的矛盾，实现了
（1）DCC工艺：利用蜡油或渣油为原料多产丙烯，产量可达到15%。
（2）ARGG工艺：操作条件相对于DCC缓和，丙烯产率可以达到8%左右[2]。
为了降低催化裂化汽油的烯烃含量，又发展了几种特殊的催化裂化技术，实现了
MIP工艺：利用催化裂化主反应和二次裂化按平行顺序进行的特点，提升管设置两个反应区，分别保持不同的空速和温度，使汽油中的烯烃转化成芳烃，这样就达到了汽油含量降低的效果[3]。
1.2 装置设计基础
原料：采用的混合重质油为常压渣油和直馏汽油。
设计原则：能够得到更多更高品质的汽油、柴油和液化气
装置操作灵活
经济性好
装置可自行换热
尽可能做到绿色环保
设计规模：加工重质混合原料油7万吨/年。
设计任务：在催化剂的作用下通过催化裂化反应将重质油轻质化，生产高品质的汽油，柴油，液化气等产品。设计一套双功能催化裂化装置将直馏汽油催化改质的提升管系统和重油裂化提升管系统并列式布置，通过双提升管反应系统对原料和劣质汽油进行催化反应改质，能够提高劣质油掺炼油率，大幅度降低催化裂化汽油的烃含量，增产丙烯和丁烯等化工原料，同时也可以降低汽油的硫、氮等杂质含量。
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