炼油工艺设计与优化

摘 要：随着我国经济的快速发展，交通日益发达，石油化工业的发展以及全世界各地对环境问题的重视，对以汽油为代表的轻质油特别是对质量更好更清洁的燃料的需求量急剧增加。而生产轻质油，将重质油更有效地转化成轻质油产品和清洁能源主要依靠催化裂化的工艺手段。催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的使用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化汽、汽油和柴油等的过程。本文通过讨论以催化裂化为主的有关炼油工艺的设计，进一步优化其设计。

关键词：炼油工艺 设计 优化

炼油指将原油分割成不同沸程的馏分，然后按油品的使用要求，除去这些馏分中的非理想成分，或者经化学转化形成所需要的组分，提炼出多种多样的燃料和油产品。炼油工艺流程的设计主要依据原油性质、产品种类和质量要的求、工艺技术是的发展水平等多方面因素决定。炼油厂的工艺流程对全厂的技术发展和经济发展起着关键作用，是炼化企业的基础和核心，企业必须重视和加强工艺技术管理工作，不断提升工艺技术管理水平。

石油现在是不可替代的运输燃料原料，但是石油资源具有稀缺性，面对不断增加的需求量，发展重油深度转化增加轻质油品是炼油行业一个长期的发展战略。催化裂化作为重要的转化技术，对促进我国炼油工艺的发展和国民经济发展所起的作用是难以估量的。

一、催化裂化的问题

我国的催化裂化工作在设计、生产、应用等各方的密切配合和共同努力下，取得了长足的进步。当前发展常压渣油催化裂化工艺也存在需要我们去进一步解决的问题：如何降低生焦量和生气量，特别是氢气量，获得最大的汽油和柴油收益；如何控制原料中金属对催化剂的污染，使催化剂保持较高活性和选择性；如何有效取走渣油催化裂化过程中放出的过剩热量，使反-再系统正常运行。

二、应对问题的具体措施

这些问题的解决，关系到常压渣油催化裂化工艺能否实现，我们可以从以下几方面来着手：

（1）在提升管出口安装倒L型快速分离器，使油气在离开提升管后迅速和催化剂分离，一方面尽快终止反应，一方面尽量减少催化剂随油气的带出。

（2）设计一定高度的预提升段和较大预提升蒸汽量，使其中再生催化剂处于稀相。

（3）采用新型的进料喷嘴，采用较低的油压且使用较少的雾化蒸汽就能使原料油实现理想的雾化效果，一方面保持和改进再生催化剂的均匀分布，一方面使原料油彻底雾化成均匀分散在再生催化剂流中和适宜于经受热的作用而变成气相的细小雾滴。

（4）由于催化剂和油气处于高速流动状态，转弯处的压降较大，易磨损，所以应当采用耐磨弯头。

（5）气提段的作用是承受从气体中分离和沉降下来的待生催化剂吸附油气，用水蒸气将催化剂颗粒之间和颗粒的空隙内充满的油气置换出来，可以减少焦炭的产率，提高油品的产率。

（6）采用空气分布管，分布管在降低压降下就能达到良好的分别效果，还可以消除分布板的变形问题，在金属材料消耗上，分别管也比较省。分布管可以布置在再生器下部锥体中，因为分布管开孔向下，就能避免催化剂倒流事故的发生。气体经过分布管进入再生器床层的速度也较快，而且空气分布管可以采用双直径结构，可以减少催化剂的磨损，降低催化剂的损耗。

（7）阀作为一光滑的过渡段与阀塞同轴安装，这样催化剂可以均匀地流经阀塞表面360度范围，阀塞表面所受的磨损比较均匀，杆管和阀塞的垂直行程加长即可补偿磨损增加的间隙，使操作周期延长。阀塞作为同轴式催化裂化装置的关键设备，将控制催化剂流量的锥形阀直接伸入再生器底部，与待生立管和再生立管相接，具有灵敏度高，准确度高，稳定性好的特点。

三、未来发展方向

在目前和今后的一段时间内，催化裂化技术将围绕以下几个方面继续发展：

（1）加工重质原料。传统的催化裂化主要以减压馏分油为主要原料。由于轻质油需求的不断增长和原油价格的不断提高，利用催化裂化技术技术加工重质原料油如常压重油、脱沥青残渣等可以得到较大的经济效益，如何解决在加工重质原料油时焦炭产率高，重金属污染催化剂严重等问题，是催化裂化催化剂和工艺技术发展中的一个重要方向。

（2）降低能耗。催化裂化装置能耗较大，降低能耗的潜力也较大，减低能耗的主要方向是降低焦炭产率，充分利用再生烟气中一氧化碳的燃烧热及发展再生烟气热能利用技术等。

（3）减少环境污染。催化裂化装置的主要污染源是再生烟气中的粉尘、一氧化碳、二硫化碳等。随着环境保护立法日趋严格，消除污染的问题也日益显得重要。

（4）适应多种生产需要的催化剂和工艺。比如结合我国实际情况多生产柴油；多生产丙烯、丁烯、甚至是多生产乙烯的新催化剂和工艺技术。

（5）过程模拟和计算机应用。为了正确设计、预测及应用计算机优化控制，都需要有正确的模拟催化裂化过程的数学模型。因为催化裂化过程额复杂性特征，在这方面还有许多需要我们去进一步开放和研究的技术。

（6）在管理方面的措施。成立专门负责工艺技术管理的部门，制定科学严谨的炼油工艺技术管理制度并确保得到贯彻和执行，不断完善和落实从公司主管领导到装置工艺技术员的各级工艺技术管理人员岗位责任制，制度并落实工艺技术管理人员梯队培养计划，确定各级工艺技术管理岗位按规定配备高素质额工艺管理人员，有效推进技术进步，严肃工艺纪律，管好用好三剂，优化生产过程，确保生产装置安全稳定运行，最大限度地发挥装置运行能力，对工艺技术管理进行监督检查，提高经济效益。

四、结束语

随着人们对石油化工产品依赖性的增加及石油资源的稀缺，对原油的深度加工和合理利用提出了更高的要求。为了满足要求，必须使催化裂化原料由减压蒸馏的馏出油逐步变重，直至加工常压渣油或减压渣油，以便能够大幅度增加轻质油品和石油液化气的产量。

参考文献

[1]谢洪斌；催化裂化装置中两器部分管道设计探讨[J]；科技创新导报；2011年18期.

[2]周海宾；催化裂化装置节能改造应用研究[D]；天津大学；2012年