催化裂化工艺计算和技术分析之绪论.docVIP

第一章 绪论 PAGE 2 PAGE 43 第一章 绪 论 第一节 催化裂化技术的发展历程 一 催化裂化历史的回顾 催化裂化的研究可以追溯到19世纪90年代，当时Gulf石油公司的炼油界先驱者McAfee在实验室发现采用三氯化铝作催化剂可以促进裂化反应，从而提高汽油产率。Gulf石油公司据此于1915年建立了第一套工业化装置，可能是由于催化剂昂贵以及回收困难等原因而没有在工业上广泛采用。 采用固体酸性催化剂的Houdry催化裂化工艺的开发是炼油技术中的一个空前成就。这一成果很快引起一些大的石油公司的注意。当时美国的Vacuum石油公司（即后来的Mobil公司）将Houdry工程师从法国请来，组建了HPC公司（Houdry),并于1931年在Paulsboro炼厂建成3500t/a的中型装置，取得了工业化数据。1936年4月6日，第一套100kt/a的固定床催化裂化工业装置在Paulsboro开始运转，这是具有历史意义的事件。 固定床催化裂化装置的原则流程图见图1-1。 图1-1 早期Houdry装置原则流程图 固定床催化裂化存在一系列无法克服的缺点：设备结构复杂，操作繁琐，控制困难。 为克服固定床工艺的缺点，实现催化剂在反应和再生操作之间的循环，移动床催化裂化工艺应运而生。最初的移动床催化裂化工业装置由Socony Vacuum石油公司建成，并定名为Thermofor Catalytic Cracking(TCC),Thermofor催化裂化是借用的曾用于烧除在润滑油渗滤时沉积在白土上的焦炭的再生炉。1943年Mognolia石油公司在Texas的Beaumont炼厂投产了一套500kt/a TCC装置，其原则流程见图1-2。 图1-2 TCC装置原则流程图 1944年小球合成硅铝催化剂的开发是催化裂化过程的重大改进，但还存在机械斗式提升的缺点，剂油比只能保持1.5左右，而且只能采用气相进料。 1948年HPC公司开发了Houdriflow移动床催化裂化过程，并于1950年投产了第一套350kt/a工业化装置，位于Sun公司的Toledo炼油厂。其主要特点是反应器放在再生器顶部，其示意流程图见图1-3。 移动床催化裂化是一项设计奇迹，1950年前后是其最为光辉的年代，曾经与流化催化裂化平分秋色。然而，移动床虽然巧妙地解决了催化剂在反应器和再生器间的移动问题，却忽视了催化剂颗粒过大带来的传质阻力（粒径2～4mm），因此被突飞猛进发展的流化催化裂化逐渐取代。 图1-3 Houdriflow移动床催化裂化装置原则流程图 流化催化裂化的开发最初是从螺旋输送粉剂这一重大开发项目开始的，粉剂的应用是发明流化催化裂化和各种流化床的关键。 早在本世纪二十年代，美国麻省理工学院的W.K.Lewis就提出“利用磨粉催化剂沉降分离的特性，采用一种密相流化床”。 第二次世界大战开始后，为生产战时所需要的大量航空汽油和车用汽油，催化裂化加快了发展步伐。第一套I型流化催化裂化装置于1942年在Standard(N.J)石油公司的Baton Rouge炼油厂投产，处理量为630kt/a，其原则流程图见图1-4。 图1-4 I型流化催化裂化装置原则流程图 I型流化催化裂化推出之后，技术上不断改进，并分别于1944年和1947年开发了Ⅱ型和Ⅲ型，Ⅱ型由Standard石油公司的Baton Rouge炼油厂投产，Ⅲ型由Standard(N.J)推出投产。Ⅱ型和Ⅲ型的原则流程图分别见图1-5和图1-6。 图1-5 Ⅱ型流化催化裂化装置原则流程图 图1-6 Ⅲ型流化催化裂化装置原则流程图 Ⅲ型建成的套数最多，1967年在美国Baytown炼油厂建成的单套处理能力为6Mt/a的Ⅲ型装置，是最大的流化催化裂化装置之一。其反应器直径为13.7m，再生器直径为19.5m，分馏塔直径为10.4m。 1952年，ESSO公司设计的第一套Ⅳ型流化催化裂化装置投产，其原则流程图见图1-7。 图1-7 Ⅳ型催化裂化装置原则流程图 Ⅳ型装置的主要特点有： （1）催化剂用U型管密相输送； （2）两器间的催化剂循环主要靠改变U型管两端的催化剂密度来调节； （3）催化剂进再生器不是通过分布板，而是直接由密相提升管送入分布板上的流化床，因此可以减小分布板的磨蚀； （4）装置高度降低到32～36m。 50年代前后是采用密相床反应器的流化催化裂化的繁荣时期，不少大的石油公司纷纷推出了自己的两器配置形式，使采用密相流化床反应器的催化裂化技术趋向成熟。 随着裂化催化剂工艺的改进，采用提升管反应器的催化裂化技术呼之欲出。早在50年代中期，UOP公司就推广直提升管高低并列式装置设计，这种装置实际上已接近于现代的提升管装置，它可采用密相操作，也可以在催化剂床层低到汽提