1.影响反再系统操作因素
催化裂化反应是一个复杂的平行—顺序反应,影响因素很多,在生产装置中各个操作条件密切联系 。操作参数的选择应根据原料和催化剂的性质而定,各操作参数的综合影响应以得到尽可能多的高质量汽油、柴油,气体产品中尽可能多的烯烃和在满足热平衡的条件下尽可能少产焦炭为目的 。
(1)原料组成和性质
催化裂化装置加工的原料一般是重质馏分油,但是,当前一些装置所用原料日趋变重,掺炼渣油的比例逐渐增多,有的则直接用常压重油作为催化裂化的原料 。催化裂化原料在族组成相近的情况下,沸点越高越易裂解 。但对分子筛催化剂来说,馏分的影响并不重要 。原料裂化的难易程度可以用特性因数来说明,芳烃含量高,特性因数小,表示原料难裂化 。在相同的转化率下,石蜡基原料的汽油和焦炭产率都较低,气体产率比较高;环烷基原料的汽油产率叫高气体产率较低,气体中氢与甲烷较多,气体中主要成分是C1、C2;对于芳香基原料,汽油的产率居中,焦炭产率较高,气体中氢与甲烷更多些 。原料中如果稠环芳烃多,则这些稠环芳烃吸附能力强,生焦多,反应速度慢,影响其它烃类的反应 。试验表明,在富含烷烃合成馏分油(200~300℃)中加入50%的萘或3%的蒽,催化裂化反应速度下降50% 。所以不希望原料中含较多的稠环芳烃 。原料油的性质是我们所有操作条件中最重要的条件 。选择催化剂,制定生产方案选择操作条件都应首先了解原料油的性质 。生产中我们要求原料要相对的稳定 。同时加工几种性质不同的原料时要在原料罐或管道中调和均匀后在送入装置 。另外要特别注意罐区脱水,换罐时不要因脱水不净,将水送入反应器,否则会急剧降低反应温度,反应压力会因水的汽化而迅速上升,严重时会造成重大事故 。
(2)催化剂种类和性能
目前,国内的催化剂有几种不同的系列产品可供选用 。每个催化装置都应根剧本装置的原料油性质、产品方案及装置的类型选择适合本装置的催化剂 。选用催化剂时,不仅要选择催化剂的活性、比表面,更要注意它的选择性、抗污染能力和稳定性 。在生产过程中若因原料性质和产品方案的较大幅度变化而需要更换催化剂时,则需要采取逐步置换的方法 。一边卸出催化剂,一边补入新催化剂 。置换的速度不能过快,不然会因新鲜剂补入太多,平衡剂活性太高而使操作失去平衡 。催化剂平衡活性越高,转化率越高,产品中烯烃含量越少,而烷烃含量增加 。重金属的污染会使催化剂的活性下降,选择性明显变差,气体和焦炭产率升高,气体中氢气含量明显增加,而汽油收率明显降低 。
(3)工艺流程选择
对于各种型式的流化催化裂化装置,它们的分馏系统和吸收—稳定系统都是一样的,只是反应—再生系统有所不同 。流化催化裂化的反应—再生系统可分为两大类型:使用无定形硅酸铝催化剂的床层裂化反应和使用分子筛催化剂的提升管反应 。采用分子筛催化剂提升管裂化轻质油收率增加,焦炭产率降低,柴油的十六烷值也有所改善 。
(4)操作条件
①反应温度
反应温度是生产中的主要调节参数,也是对产品产率和质量影响最灵敏的参数 。一方面,反应温度高则反应速度增大 。催化裂化的反应的活化能(10000~30000cal/mol)比热裂化活化能低(50000~70000 cal/mol),而反应速度常数的温度系数热裂化亦比催化裂化高,因此,当反应温度升高时,热裂化反应的速度提高比较快,当温度高于500℃时,热裂化趋于重要,产品中出现热裂化产品的特征(气体中C1、C2多,产品的不饱和度上升) 。但是,即使这样高的温度,催化裂化的反应仍占主导地位 。另一方面,反应温度可以通过对各类反应速率大小来影响产品的分布和质量 。催化裂化是平行—顺序反应,提高反应温度,汽油→气体的速率加快最多,原料→汽油的反应速度加快较少,原料→焦炭的速度加快更少 。因此,在转化率不变时,气体产率增加,汽油产率降低,而焦炭产率变化很少,同时也导致汽油辛烷值上升和柴油的十六烷值降低 。由此可见,温度升高汽油的辛烷值上升,但汽油产率下降,气体产率上升,产品的产量和质量对温度的要求产生矛盾,必须适当选取温度 。在我国要求多产柴油时,可采用较低的反应温度(460~470℃),在低转化率下进行大回炼操作;当要求多产汽油时,可采用较高的反应温度(500~510℃),在高转化率下进行小回炼操作或单程操作;多产气体时,反应温度则更高 。装置中反应温度以沉降器出口温度为标准,但同时也要参考提升管中下部温度的变化 。直接影响反应温度的主要因素是再生温度或再生催化剂进入反应器的温度、催化剂循环量和原料预热温度 。在提升管装置中主要是用再生单动滑阀开度来调节催化剂的循环量,从而调节反应温度,其实质是通过改变剂油比调节焦炭产率而达到调节装置热平衡的目的 。
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