CN115404095A - 一种多功能全自动化催化裂化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于催化裂化装置技术领域，具体涉及一种多功能全自动化催化裂化装置，其包括再生器、再生器输送风管线、催化剂罐、气固分离器、提升管反应器、流化床管线以及蒸馏塔。基于本发明，可以采用流化床催化裂化反应，也可采用提升管反应。也可采用流化床反应和提升管同时反应，还可以用原油和反应产物一同进分馏塔，把原油的轻馏分先分馏出来，其重馏分和回炼油一同进反应器循环反应。

Description

一种多功能全自动化催化裂化装置

技术领域

本发明属于催化裂化装置技术领域，具体涉及一种多功能全自动化催化裂化装置。

背景技术

当前连续操作的催化裂化中型实验装置一般都是三班五运行，即白班、中班、夜班三个班五组操作工人进行运作，每班有三至五个人，共计约20人左右。包括：反应岗位操作工5人(每班1人，下同)，分离岗位(包括取样)操作工5人，机泵岗位操作工(包括维护、维修)5人，仪表维护、辅助工作(原料准备等)岗位操作工5人，因此操作人力成本较高。在电子、计算机等先进技术高度发展的今天，装置操作仍采用这种落后的方式，从实际成本的角度，已经很不划算。二十年前(上个世纪末)国外炼油厂已经实现周末的无人炼油。中试装置完全可以做到自动开工、停工，全自动化操作运行。操作人员只需日班做必要的操作调整，变化操作条件、取样送样分析及一些环境卫生工作，晚班只需一个人在电脑值班就可以了，大大减轻了人力资源的成本。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种多功能全自动化催化裂化装置。

本发明所提供的技术方案如下：

一种多功能全自动化催化裂化装置，包括：

再生器，其具有上部的稀相床和下部的密相床，其稀相床连通有再生器输送风管线；

连通所述再生器的稀相床的催化剂罐；

气固分离器，其具有上部的稀相床和下部的密相床，其密相床连通所述再生器输送风管线；

提升管反应器，其设置有第一工作阀门，并连通所述再生器的密相床和所述气固分离器的稀相床；

流化床管线，其设置有第二工作阀门，并连通所述再生器的密相床和所述气固分离器的密相床；

以及蒸馏塔，其连通所述气固分离器的稀相床。

上述技术方案所提供的多功能全自动化催化裂化装置，可以进行提升管反应操作，也可以进行流化床反应操作，提升管反应适用于催化剂活性高，反应时间短，要求反应空速高这种类型的反应；而流化床反应则适用于要求反应空速较低，需要油、剂接触时间偏长这种类型的反应过程。当进行提升管反应操作时，可关闭流化床反应操作管线上的阀门，或是拆除该路的管线，进行流化床反应操作时，可关闭进行提升管反应操作时管线上的阀门，或是拆除该路的管线。也可以进行提升管反应和流化床反应同时操作，比如新鲜原料易于裂化，采用高空速的提升管反应操作，而对于较难裂化的回炼油则采用低空速的流化床反应操作，两种反应原料从不同进料口进入不同反应区。即新鲜原料进提升管。回炼油进流化床。

具体的，关闭所述提升管反应器上的第一工作阀门，所述多功能全自动化催化裂化装置进行流化床反应。

具体的，关闭所述提升管反应器上的第二工作阀门，所述多功能全自动化催化裂化装置进行提升管反应。

具体的，同时打开所述第一工作阀门和所述第二工作阀门，原料油进口进新鲜原料油，流化床管线进回炼原料油。

具体的：

所述提升管反应器具有反应进料管路；

所述反应进料管路连通有原料油进口和替油气进口，所述替油气进口设置有替代压缩空气调节阀；

所述反应进料管路通过催化剂罐流化风阀门连通所述催化剂罐；

所述反应进料管路通过第一再生催化剂汽提气阀门连通所述再生器的密相床。

具体的：

所述蒸馏塔的顶部具有轻汽油及气体出口；

所述蒸馏塔的上部具有航煤馏分或坦克用柴油馏分出口；

所述蒸馏塔的下部具有原油进口。

具体的：所述蒸馏塔的底部设置有回炼油出口，其通过回炼油管路连通所述流化床管线。

具体的，所述催化剂罐底部设置有催化剂流出阀，所述催化剂流出阀连通催化罐输送风管线，所述催化罐输送风管线设置有送风阀门,并通过再生器阀门连通所述再生器的稀相床。

具体的，还设置有催化剂罐压力控制；反应压力控制；反应器与再生器压差控制；第二催化剂循环量控制；第三催化剂循环量控制；第四催化剂循环量控制。

基于本发明，可以采用流化床催化裂化反应，也可采用提升管反应。也可采用流化床反应和提升管同时反应，比如提升管反应用于容易裂化的新鲜原料，而流化床反应用于较难裂化的回炼油。还可以用原油和反应产物一同进分馏塔，把原油的轻馏分先分馏出来，其重馏分和回炼油一同进反应器循环反应。分馏塔塔顶产物可通过控制塔顶温度，可选择其液相产品是柴油、煤油或是汽油，通过切割确定。

附图说明

图1是本发明所提供的多功能全自动化催化裂化装置的结构示意图。

图2是催化剂流化实验结果。

附图1中，各标号所代表的结构列表如下：

1、再生器，2、再生器输送风管线，3、催化剂罐，301、催化剂流出阀，302、催化罐输送风管线，303、送风阀门，304、再生器阀门，4、气固分离器，5、提升管反应器，501、第一工作阀门，6、流化床管线，601、第二工作阀门，7、蒸馏塔，8、反应进料管路，9、催化剂罐流化风阀门，10、第一再生催化剂汽提气阀门，11、回炼油管路，21、催化剂罐压力控制，22、反应压力控制，23、应器与再生器压差控制，24、第二催化剂循环量控制，25、第三催化剂循环量控制，26、第四催化剂循环量控制。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在一个具体实施方式中，如图1所示，多功能全自动化催化裂化装置，包括：再生器1，其具有上部的稀相床和下部的密相床，其稀相床连通有再生器输送风管线2；连通再生器1的稀相床的催化剂罐3；气固分离器4，其具有上部的稀相床和下部的密相床，其密相床连通再生器输送风管线2；提升管反应器5，其设置有第一工作阀门501，并连通再生器1的密相床和气固分离器4的稀相床；流化床管线6，其设置有第二工作阀门601，并连通再生器1的密相床和气固分离器4的密相床；以及蒸馏塔7，其连通气固分离器4的稀相床。提升管反应器5具有反应进料管路8。反应进料管路8连通有原料油进口和替油气进口，替油气进口设置有替代压缩空气调节阀。反应进料管路8通过催化剂罐流化风阀门9连通催化剂罐3。反应进料管路8通过第一再生催化剂汽提气阀门10连通再生器1的密相床。

实施例1

在上述结构的基础上，关闭提升管反应器5上的第一工作阀门501，多功能全自动化催化裂化装置进行流化床反应。

实施例2

在上述结构的基础上，关闭提升管反应器5上的第二工作阀门601，多功能全自动化催化裂化装置进行提升管反应。

实施例3

在上述结构的基础上，同时打开第一工作阀门501和第二工作阀门601，原料油进口进新鲜原料油，流化床管线6进回炼原料油。

实施例4

在上述结构的基础上，蒸馏塔7的顶部具有轻汽油及气体出口。述蒸馏塔7的上部具有航煤馏分或坦克用柴油馏分出口。蒸馏塔7的下部具有原油进口。蒸馏塔7的底部设置有回炼油出口，其通过回炼油管路11连通流化床管线6。基于此技术方案，蒸馏塔7的顶部可产出轻汽油；蒸馏塔7的上部可产出航煤馏分或坦克用柴油馏分；蒸馏塔7的底部可产出回炼油进流化床

实施例5

催化剂罐3底部设置有催化剂流出阀301，催化剂流出阀301连通催化罐输送风管线302，催化罐输送风管线302设置有送风阀门303,并通过再生器阀门304连通再生器1的稀相床。

实施例6

还设置有催化剂罐压力控制21；反应压力控制22；反应器与再生器压差控制23；第二催化剂循环量控制24；第三催化剂循环量控制25；第四催化剂循环量控制26。

应用例

全部操作可通过电脑遥控操作及自动控制实现。

1、压力与压差控制：

1)催化剂罐压力控制21；通过催化剂罐压力设定值，由压力控制回路1，调节催化剂罐气体出口阀，控制催化剂罐压力；

2)反应压力控制22：通过反应器(气固分离器)压力设定值，由压力控制回路2，调节反应产物之气液分离罐气体出口阀，控制反应器压力；

3)反应器与再生器压差控制23：通过反应器与再生器压差设定值，用压差控制回路1，调节再生器烟气出口阀，控制反应器与再生器压差；

2、温度控制：

1)原料油温度控制，为保证原料温度能模拟工业反应实际状况，原料油须加热到工业实际的进料温度。

2)提升管反应器温度控制，通常提升管反应器温度控制按工业要求，分成上段、中段、下段共三段进行不同温度控制，高级的温控，也可做成绝热提升管反应器，即提升管外保温电热与提升管反应器内部温度相同，零温差。即完全模拟工业装置的绝热反应器。

3)再生器温度控制，为了保证催化剂再生效果，再生器温度控制要求与工业装置再生温度一致，特别是再生器催化剂出口温度要与工业装置再生温度一致。

4)分馏塔塔底、塔顶温度控制：分馏塔底温度控制取决于回炼油初馏点的要求，而塔顶温度控制取决于塔顶液体产物干点的要求，两者协调实现这个分馏塔的温度控制；

5)分馏塔顶回流温度控制：分馏塔顶回流温度与流量的控制目的为了保证回炼油与塔顶液体产物的切割，保证塔顶液体产物不被打回流；

6)反应产物冷却系统温度控制：为了将汽油等产物进一步液化，分馏塔顶回流罐的气相产物需进一步冷却，冷至常压下汽油产物为液相；C3、C4及其以下产物可作为气相产物；

3、原料油流量控制：由原料油计量泵控制原料油流量。

4、回炼油流量控制：分别由回炼油计量泵根据分馏塔塔底液面计控制回炼油流量，在稳定操作下，该液面通常是稳定的，因此回流量也是非常稳定的。

5、分馏塔顶回流流量控制：分馏塔顶回流流量由塔顶回流计量泵进行流量控制。

6、催化剂循环量控制(24、25、26)：根据提升管反应器压降(密度，24)，调节再生剂滑阀开度，控制再生催化剂送往提升管反应器的催化剂流量；待生催化剂提升管固定长度的压差(密度，25)，调节去流化床反应器滑阀开度，控制再生催化剂的流量，再由气固分离器内催化剂藏量保持固定不变，根据反应器密相流化床催化剂藏量-(压差，26)，调节待生剂塞阀开度，实现对催化剂循环量稳定控制，保持气固分离器内催化剂藏量固定不变。

开工操作准备

1、装置吹扫、试压：装置完成建设施工或装置大检修施工，验收之后，施工人员撤出装置，操作人员进入现场。首先要进行装置吹扫、试压。

1)打开所有气体排放口阀门，打开催化剂储罐、提升管反应器、气固分离器和再生器的全部进气阀门，用压缩空气进行吹扫，不留死角，全部吹通。进行认真检查。

2)在确保装置吹扫干净之后，关闭所有出口阀，将设备充压至3公斤/平方厘米(表)，用肥皂水检查所有接头、法兰、阀门，是否有气体泄漏，对漏点进行处理；然后关闭所有进气阀门，经4小时后，压力下降不超过0.05公斤/平方厘米(表)，则认为试压通过。

2、装催化剂：

1)打开催化剂储罐、提升管反应器、气固分离器和再生器的全部进气阀门，各点松动吹气以及测压点反吹气阀门，确保每个进气口都有小流量气体流入，不能有任何一个气体进口没有气体流入！切断催化剂储罐与再生器之间的所有联通阀门。通过自控仪表(PC1)控制反应分离器顶部压力为0.5公斤/平方厘米(表)；通过自控仪表(DPC1)控制两器压差(反应器压力-再生器压力)为0.3公斤/平方厘米；

2)打开催化剂储罐顶部放空阀门(F1)，打开催化剂储罐顶部装剂口法兰。将新鲜催化剂(或已经使用过的再生催化剂)装入催化剂储罐内，然后封闭催化剂储罐顶部装剂口法兰。

3、自控系统启动与控制：

1)通过电脑操作，打开全部设备遥控排空阀门；打开测压点反吹风，将测压点反吹风流量计调节到预设定流量。切断催化剂储罐与再生器之间的所有联通阀门；

2)关闭两个催化剂滑阀；通过自控仪表(PC1)控制反应分离器顶部压力为0.1公斤/平方厘米(表)。

3)打开再生器顶部气体出口阀门，通过自控仪表(DPC1)控制两器压差(再生器压力—反应器压力)为0.1公斤/平方厘米；

4)打开全部松动风，将松动风流量计调节到预设定流量；

4、向再生器内转移催化剂：

1)打开催化剂罐流化风阀门9，将流化风流量计调节到预设定流量；

2)通过电脑操作，将催化剂罐压力设定为0.5公斤/平方厘米(表)，由自控仪表(PC2)控制阀门(F1)，保持催化剂罐压力稳定；

3)用替代压缩空气调节阀(FC5)调整去再生器汽提段的汽提气流量，保持汽提段内流体流速0.2∽0.3米/秒；

4)打开向再生器内输送催化剂管线上的阀门304和向再生器内输送催化剂的输送风管线上的阀门303，将输送风流量计调节到预设定流量；

5)慢慢打开催化剂罐底部的催化剂流出阀301，将催化剂全部输送到再生器内；

6)催化剂全部输送到再生器内之后，关闭向再生器内输送催化剂管线上的阀门304以及催化剂罐底部的催化剂流出阀301、催化剂输送风的阀门303。

7)打开催化剂储罐上部通往再生器的阀门304，由再生空气流量控制器(FC2)增加进入催化剂储罐底部的再生空气流量，使再生器内流体流速达到0.4∽0.5米/秒(包括汽提气体流量)。

5、再生器内催化剂流化：

1)通过电脑操作，通过自控仪表(PC2)遥控关闭阀门(F1)，打开向再生器内送入再生空气的遥控阀门(F3)；

2)调节再生空气流量，达到预设的再生空气流量，通过(FC2)控制稳定；

6、向反应分离器内转移催化剂，建立两器间循环流化：

1)通过电脑操作，通过自控仪表(DPC1)控制两器压差(再生器压力-反应器压力)为0.1公斤/平方厘米；

2)打开待生催化剂汽提气阀门10，并用该阀门调节去反应分离器汽提段的汽提气流量，保持汽提段内流体流速0.2∽0.3米/秒；

3)通过电脑操作，打开原料油替代压缩空气阀门(FC3)，并用该阀门调节去提升管的压缩空气流量，保持提升管内气体流速为2∽3米/秒；

4)流量、压力控制稳定后，通过电脑操作逐渐打开再生催化剂滑阀，使催化剂通过提升管进入反应分离器。通过自控仪表(DPC2)控制再生催化剂滑阀开度，调节再生催化剂流量；

5)通过自控仪表(DPC3)观察反应分离器催化剂料面高度(或待生催化剂管线的催化剂流率-压差)，并通过自控仪表(DPC3)控制待生催化剂塞阀开度，调节待生催化剂流量；

6)建立两器之间稳定的催化剂流化循环。通过自控仪表(DPC1)调节两器压差，观察两器之间流化循环的稳定性及对压差变化的适应性；

7、进油前的准备工作及两器升温：

1)通过电脑操作，将原料油替油气、汽提气体及反应系统测压点反吹气体全部由压缩空气切换成氮气，赶走系统内的空气；

2)开始升温：启动自控系统，由原来的手动控制逐步更换成自动控制。注意要平稳过渡，尽量避免产生大的波动，切换要平稳。同时开始为系统升温，升温速度要缓和，注意各处压力、料位的变化。两器间催化剂实现高温下稳定的流化循环；

3)随着温度、压力的变化，注意根据仪表显示，调节汽提气体、再生空气的流速，调节对应的流体流量。

4)由仪表(PC1)调节反应分离器出口阀门(F9)控制反应压力，使之达到实验要求的压力。调节两器压差控制，使之达到实验要求的两器压差。

5)标定催化剂循环量：两器压力、催化剂循环量控制稳定后，在提升管压差(DPC2)不变的条件下(记录此提升管压差(DP1))，通过电脑操作，迅速将待生滑阀关闭(F8)，通过压差DP4的变化，观察并记录再生器藏量上升速率，然后再打开待生滑阀(F8)，恢复催化剂稳定循环。如此重复三次，得到在此压差下(DP1)对应的催化剂循环量。

通过人为改变再生滑阀开度变更再生催化剂流量，然后通过恒定的催化剂分离器藏量(DPC3)自动调节待生滑阀(F8)开度建立另一个催化剂循环量之下的稳定循环，记录此时提升管压差(DP2)，重复类似上次的三次实验，得到在此压差下(DP2)对应的催化剂循环量。

如此多次操作，得到一系列压差对应催化剂循环量的数据，绘出提升管压差与催化剂循环量标定曲线。

6)注意保证各松动风、反吹风流量稳定。

7)随着温度、压力的变化，注意根据仪表显示，调节汽提气体、再生空气的流速，调节对应的流体流量。

8)两器各温度控制点升温达到预设温度，催化剂平衡稳定循环之后，可以准备进油；

9)原料油泵循环预热：通过电脑操作，对原料油罐进行预热，遥控开关打开原料油进料阀、原料油循环阀门，启动原料油泵，建立原料油泵循环；

10)原料油泵流量标定：对原料油泵做出流量曲线(详见原料油泵流量标定说明书)；

11)通过电脑操作，将原料油替油气、汽提气体及反应系统测压点反吹气体全部由压缩空气切换成氮气；

12)启动冷却系统及制冷系统，做好后部接受设备接收产物的准备；

13)校准烟气计量设备(干气表)，校准干气计量设备(湿气表)，准备好气体及油品采样设备；

进行实验

1、开始进油：

1)逐渐打开原料油进料阀门，同时慢慢关闭原料油循环阀门，同时逐步减少替代原料的氮气量。最后达到所需的全部进料量，停止替代原料的氮气。最后完全打开原料油进料阀门，关闭原料油循环阀门；

2)根据实验要求，可调节反应温度、反应压力、催化剂循环量、原料油流率等；

3)注意后部接收流出产物，观察冷却系统冷却温度、冷却介质流量控制情况，检查干、湿气表流量指示、记录；

4)装置循环操作连续平稳24个小时之后，可以考虑进行气、液产物同步取样。

5)平稳运行24小时后再次取样，如此重复，取足三套同样反应条件下的所需全部实验数据，并进行分析考察，发现异常数据，可进行补充实验。

6)一组实验完成后，可变更实验条件如反应温度、反应压力、催化剂循环量、原料油流率(剂油比、反应空速)等，进行另一组实验；继续进行便可得到各种不同反应温度、反应压力、剂油比、反应空速的实验结果，直至完成全部实验。

2、终止反应，结束实验：实验完成后，逐步减少原料流量，同时打开替代原料的氮气阀门(F7)，用氮气替代原料油，最后完全切断原料进料。完成原料替代之后，开始系统降温，停掉全部加热系统，使系统自然冷却。

3、卸催化剂：

1)装置温度降至常温之后，将催化剂全部转移到再生器内。即关闭再生滑阀，通过计算机遥控反应器顶部的出口阀(F9)，控制反应器压力，将催化剂全部转移到再生器内。慢慢关闭待生滑阀。停掉替油氮气和催化剂汽提氮气。

2)催化剂全部转移到再生器之后，打开再生器卸催化剂阀门(F3)和催化剂罐顶部的出口阀(F1)；利用自控仪表(PC2)控制催化剂罐压力为常压；通过自控仪表(DPC1)控再生器顶部的出口阀(F2)，控制再生器压力，把催化剂全部转送到催化剂罐内，然后打开再生器顶部的出口阀(F2)；

3)关闭再生器卸催化剂阀门(F3)。最后，逐步停掉所有吹气。

效果例

具体实验所用催化剂的平均粒径为80微米，催化剂物理性质及流化实验数据及结果如下：

表1催化裂化催化剂粒度分布表

表2催化剂流化实验数据表

表3催化剂组成及性质

表4实验操作条件

表5产品分布表

表6重质原料油性质

表7汽油性质

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于，包括：

再生器(1)，其具有上部的稀相床和下部的密相床，其稀相床连通有再生器输送风管线(2)；

连通所述再生器(1)的稀相床的催化剂罐(3)；

气固分离器(4)，其具有上部的稀相床和下部的密相床，其密相床连通所述再生器输送风管线(2)；

提升管反应器(5)，其设置有第一工作阀门(501)，并连通所述再生器(1)的密相床和所述气固分离器(4)的稀相床；

流化床管线(6)，其设置有第二工作阀门(601)，并连通所述再生器(1)的密相床和所述气固分离器(4)的密相床；

以及蒸馏塔(7)，其连通所述气固分离器(4)的稀相床。

2.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：

所述提升管反应器(5)具有反应进料管路(8)；

所述反应进料管路(8)连通有原料油进口和替油气进口，所述替油气进口设置有替代压缩空气调节阀；

所述反应进料管路(8)通过催化剂罐流化风阀门(9)连通所述催化剂罐(3)；

所述反应进料管路(8)通过第一再生催化剂汽提气阀门(10)连通所述再生器(1)的密相床。

3.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：

所述蒸馏塔(7)的顶部具有轻汽油及气体出口；

所述蒸馏塔(7)的上部具有航煤馏分或坦克用柴油馏分出口；

所述蒸馏塔(7)的下部具有原油进口。

4.根据权利要求3所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：所述蒸馏塔(7)的底部设置有回炼油出口，其通过回炼油管路(11)连通所述流化床管线(6)。

5.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于，所述催化剂罐(3)底部设置有催化剂流出阀(301)，所述催化剂流出阀(301)连通催化罐输送风管线(302)，所述催化罐输送风管线(302)设置有送风阀门(303),并通过再生器阀门(304)连通所述再生器(1)的稀相床。

6.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：关闭所述提升管反应器(5)上的第一工作阀门(501)，所述多功能全自动化催化裂化装置进行流化床反应。

7.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：关闭所述提升管反应器(5)上的第二工作阀门(601)，所述多功能全自动化催化裂化装置进行提升管反应。

8.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：同时打开所述第一工作阀门(501)和所述第二工作阀门(601)，原料油进口进新鲜原料油，流化床管线(6)进回炼原料油。

9.根据权利要求1所述的多功能全自动化催化裂化装置，其特征在于：还设置有催化剂罐压力控制(21)；反应压力控制(22)；反应器与再生器压差控制(23)；第二催化剂循环量控制(24)；第三催化剂循环量控制(25)；第四催化剂循环量控制(26)。

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