催化裂化装置动态机理模型 Ⅱ.再生器部分

建立了前置烧焦罐式高效再生器动态机理模型。烧焦罐再生段采用轴向扩散模型，包括催化剂上碳含量、氢含量和再生温度动态分布参数方程、气体中氧含量拟稳态分布参数方程和催化剂藏量动态方程。二密相床气速低，采用气固全返混模型，并考虑了气体外扩散对烧碳速率的影响。二密相床数学模型包括再生剂碳含量和催化剂藏量的动态集中参数方程和烟气中氧含量的拟稳态代数方程。     

前置式烧焦罐高效再生器数学模拟与操作分析

以催化剂再生动力学和快速床流态化理论为基础,建立了催化裂化装置前置式烧焦罐高效再生器数学模型。对工业装置进行的4次标定数据验证了数学模型,证明烧焦罐内传热传质均存在轴向返混,并且返混程度较大。本文开发了高效再生器数学模拟软件,可以计算烧焦罐内轴向密度分布、温度分布、催化剂上碳含量分布和气体中氧浓度分布以及再生剂含碳量等。以模拟软件对工业高效再生器几个主要操作因素(催化剂循环比、烧焦罐主风比例和二密相床催化剂藏量)进行了考察,并对齐鲁石化公司北催化裂化装置高效再生器烧焦能力进行了考察。     

催化裂化装置动态机理模型：Ⅲ.催化剂流动和压力系统

由催化剂运动线路和压力平衡导出动态机理模型，必须事先确定待生，再生催化剂和二密相床至烧焦罐的内循环速率的表达式。根据气体状态方程和容器物料平衡，得到了沉降器、分馏塔顶油气分离罐和再生器顶等部分的压力动态响应方程。     

应用高效再生器的催化裂化装置中烧焦罐主风量对生产操作的影响

利用前置烧焦罐式高效再生器的催化裂化装置动态机理数学模型及其仿真软件平台，考察了烧焦罐主风量对装置生产操作过程中动态和定态的影响。从动态的角度来看，在控制汽提段和二密相床藏量的条件下，沉降器压力和提升管出口温度均不被控制或均被控制时，反应－再生系统对烧焦罐主风量的变化是稳定的，否则是不稳定的。还分析了催化剂循环比对生产操作的影响。     

催化裂化装置动态机理模型的应用——原料处理量对过程动态和稳定性的影响

应用前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置动态机理数学模型及其仿真软件平台, 考察了原料处理量对反应－再生系统过程动态及其稳定性的影响。在汽提段和二密相床催化剂藏量闭环控制的前提下, 沉降器压力和反应温度只有均被控制或均不被控制时反应－再生系统才是稳定的, 否则不稳定。再生器压力、沉降器压力和提升管反应器出口温度均被控制, 原料处理量提高后, 气体、汽油和焦炭产率均下降。因此, 应适当提高反应温度给定值, 以改善产品分布。原料处理量的变化对再生烧焦效果有一定的影响。     

移动床轻烃芳构化催化剂再生烧焦模型的开发及工业应用

为更好地研究移动床轻烃芳构化待生催化剂的再生烧焦,开发出可适用于多元条件下烧焦的两段注氧、两段控温的催化剂烧焦模型。该模型将催化剂烧焦床层分段,每段床层采用不同的烧焦条件;采用微元法将催化剂各段床层分为满足模拟精度要求的若干环形微元;以试验得到的工业化轻烃芳构化催化剂的宏观动力学方程为基础,基于微元内的催化剂碳、氢质量衡算及微元内的燃烧、传热的衡算,得到整个床层各处的碳、氢、氧含量与温度分布情况。经工业验证,实测数值与模型预测值吻合较好,为移动床轻烃芳构化技术的进一步推广应用提供了技术支撑。     

高积炭连续重整催化剂器内再生实践

高积炭连续重整催化剂由于碳含量远远超过再生系统正常运行所允许的水平,正常的器内连续再生会导致催化剂载体晶相破坏及内构件损坏。以某连续重整装置异常停工导致催化剂碳含量异常增加为例,在重整反应系统未进料的情况下,通过严格控制再生烧焦区入口温度、入口氧含量、催化剂循环量等参数,在再生器内依次通过固定床烧焦、移动床连续烧焦模式,实现了降低装置内催化剂碳含量的目的,然后通过反应进料并提高反应温度增加积炭的方式满足再生系统运行的条件,最终实现了催化剂正常再生,使催化剂活性得到完全恢复,成为国内首例高积炭连续重整催化剂器内再生的成功案例。     

催化裂化装置动态机理模型的应用：原料处理量对过程动态？…

应用前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置动态机理数学模型及其仿真软件平台，考察了原料处理量对反应－再生系统过程动态及其稳定性的影响。在汽提段和二密相床催剂藏量闭环控制的前提下，沉降器压力和反应温度只有均被控制或均不被控制时反应－再生系统才是稳定的，否则不稳定。     

烧焦罐式再生器操作因素分析及改进

分析了催化剂循环比、表观线速等操作参数对烧焦罐式再生器再生效果的影响,并针对生产中出现的二密相操作以及待生催化剂和内循环催化剂的混合等问题对再生效果的影响进行了分析,提出了相应的改进建议.结果表明,较适宜的催化剂循环比为1.5～2.0,表观线速为1.5～1.8 m/s;根据装置的结构特点,通过对烧焦罐和二密相结构的适当改进,可实现烧焦罐式再生器的优化操作.建议将外取热器的热催化剂进口和冷催化剂出口均设在二密相内,并可在外取热器空气进入二密相之前设置一预分布结构.     

催化裂化高效再生器多级混合模型及其应用

建立了催化裂化装置烧焦罐高效再生器多级混合模型,模型参数(混合槽级数)数值表明,烧焦罐内返混程度较大。以模型考察催化剂循环比对高效再生器烧焦效果的影响,循环比提高有利于降低再生剂含碳量,但循环比大于1.5后效果不明显。模拟计算还表明,只要普通两段再生器第一段密相床流化状况良好,则其烧焦效果与烧焦罐高效再生器的不相上下。     

连续重整再生器的动态烧焦模型

在外径为700mm的移动床径向再生器中测定了气体轴向分流的不均匀度及催化剂的停留时间分布,测定结果表明,气体在主流道中的分布基本均匀,催化剂在再生器内的流动基本为活塞流。在此基础上建立了连续重整再生器动态烧焦模型,从模型的验证结果可知,模型预测与工业实测数据吻合良好,可以用于连续再生过程的动态及静态模拟计算。     

DCC-Ⅱ型催化裂解装置再生系统的改造

中国石油化工股份有限公司荆门分公司0．8Mt／a的DCC-Ⅱ型催化裂解装置再生系统运行中出现了：①第二密相床（再生沉降器底部）部分区域死床造成催化剂大量跑损,②再生和循环斜管催化剂输送波动,③沉降器稀密栩温差超高产生尾燃等问题。在采取将再生沉降器二级旋风分离器料腿翼阀位置提高至稀相,对第二密相床流化风分布管进行改造,在烧焦罐内增加待生催化剂分配器等措施后,问题得到了解决。     

复合双分布器气－固流化床中气体混合行为的研究

采用稳态气体示踪方法考察了气－固流化床中，上、下分布器体系对床内气体混合的影响。试验结果表明，流化床层在双分布器作用下，气体混合特性能较好地遵守气体扩散定律，并可用拟均相二维扩散模型进行描述，其轴、径向气体扩散系数与末中气速成正比。此外，本文还对上分布器的喷嘴形式对气体混合的影响，稳态示踪气体浓度的波动行为等进行了考察。     

烧焦罐再生器的数值模拟

流化催化裂化装置是炼油厂中重质油轻质化的重要工艺装置,其中再生器对催化剂烧焦再生、维持反应-再生系统热量平衡、压力平衡都具有重要作用。近年来随着原油逐渐重质化、掺渣比逐渐增大等因素,再生器内由于烧焦不完全产生的CO从密相床层溢出至稀相导致尾燃的问题频繁发生,严重限制了装置的掺渣能力。采用MP-PIC(Multiphase Particle-in-cell)方法对烧焦罐再生器进行深入探究,考察待生剂焦炭含量、操作压力、主风流量、入口氧气含量以及催化剂循环比等对于烧焦反应规律及尾燃趋势的影响。研究结果表明：稀相尾燃的发生主要是因为烧焦罐内烧焦速率低、气相停留时间短。当装置掺渣比增加时,待生剂焦炭含量增加,再生器烧焦负荷增大,虽然高温加速了CO氧化,但再生剂焦炭含量升高;高压有利于降低表观气速,延长气相停留时间,有利于降低尾燃风险;增加主风流量虽然可以提高再生器内平均O₂含量,但缩短了气相停留时间,CO燃烧不充分,尾燃风险增加;富氧再生可以明显提高烧焦罐内反应速率并改善整体温度分布,有利于降低尾燃风险,最佳入口O₂体积分数为26%;当催化剂循环比大...     

再生器二密相床料位锯齿状波动的原因及解决措施

玉门炼油化工总厂 0 .5Ｍｔ/ａ馏分油催化裂化装置采用前置烧焦罐高效再生技术。自 1 994年投运以来运行平稳。为了使该装置能够加工减压渣油 ,1 999年在投资省、大型设备尽量少改动的前提下对装置进行了改造 ,增设了一套外取热器。装置改造后外取热器投用时 ,再生系统操作出现大幅波动。经过分析 ,找到了原因 ,再次改造后 ,操作恢复正常 ,各项参数基本达到了设计值。1　再生系统操作波动现象描述外取热系统流程见图 1。外取热器投用后 ,再生系统操作大幅波动 ,催化剂跑损严重 :二密相床和外取热器料位呈锯齿状大幅波动 ,二密相床料位曲线上…     

蜡油FCC装置改为完全再生工艺的技术分析

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司Ⅰ套蜡油FCC装置设计加工能力1.4 Mt/a,采用单段常规再生技术。2009年由于进料性质变轻,出现了再生器密相温度低,稀相温度超标、再生滑阀全开、滑阀差压低、再生烧焦效果差、平衡剂碳含量居高不下等现象,给正常的生产操作带来了不便。为解决上述问题,2010年改成完全再生工艺。针对再生器后部易发生尾燃和催化剂跑损问题,采取了提高主风量、加入CO助燃剂等措施。实施后,提高了再生器烧焦效果,催化剂碳质量分数在0.05%左右,活性上升约7个单位,单耗降低,液化石油气和汽油收率增加。2011年再生器内取热系统切除,原料以加氢蜡油为主,加工能力可达到1.6 Mt/a。汽油收率达到50%左右,轻液收率约90%,优化了产品分布,证实了完全再生工艺的适用性。     

催化裂化装置采用CSC快分技术的改造

扬子石油化工股份有限公司炼油厂0．80Mt/a重油催化裂化装置采用CSC快分技术(带有密相环流预汽提器的粗旋快分技术)进行改造,得到了如下效果：①解决了装置存在的安全问题;②提高了装置的处理量;③产品分布得到改善：焦炭产率降低了0．8个百分点,轻质油收率提高了1．5个百分点;④待生催化剂汽提效果行到改善,其氢碳质量比下降到6．4％;⑤由于焦炭产率降低和待生催化剂氢碳比的下降,再生器烧焦负荷下降,催化剂再生效果改善,在处理量增加的情况下,再生催化剂碳含量仍保持在0.14％。     

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(I)——烧焦再生物理模型的建立

对催化裂化结焦催化剂颗粒模型和结炭燃烧动力学进行了系统的分析和研究 ,指出研究结焦催化剂的烧焦反应过程必须采用宏观动力学的观点 ,既要考虑结炭燃烧的本征动力学 ,又要考虑结焦催化剂烧焦过程中气相组分的扩散传递阻力 ;并指出大多数催化剂颗粒模型如粒子 颗粒模型、均匀模型、未反应核收缩模型等对大颗粒催化剂的烧焦再生过程能够较好地进行模拟 ,但对粒径微小的沸石催化剂烧焦再生的模拟误差很大。根据沸石催化剂的特点 ,提出了修正的颗粒 粒子动态等温物理模型 ,并对该模型的物理结构、焦炭分布以及焦炭燃烧的步骤进行了详细的描述 ,同时也为该模型的数学方程的建立和推导提供了依据。     

连续重整催化剂再生技术的研究通过技术鉴定

由中国石化工程建设公司和石油大学 (北京 )联合承担的“连续重整催化剂再生技术的研究”项目 ,近日通过了中国石化集团公司科技开发部组织的技术鉴定。在深入研究积炭机理、烧炭动力学和不同类型移动床 (轴向和径向 )内气固流动规律的基础上 ,开发出径向移动床烧炭和轴向移动床烧炭过程的计算软件。所开发的轴—轴向移动床和轴—径向移动床两种催化剂再生技术不仅具有独创性 ,而且多项技术指标均优于国外的专利技术 :再生气体入口温度低、所需气体量少、氧化利用率高、温度分布均匀、不存在局部超温区、烧焦效率高、操作弹性大、气固流动均…     

两种连续重整催化剂再生技术对比

对UOP一代和国产超低压连续重整(SLCR)两种再生技术进行了比较。SLCR再生工艺由于采用了加压干冷循环,与UOP一代常压再生相比具有如下特点:加压再生使得催化剂烧焦氧含量下降,烧焦床层温度降低了15～20℃;氯化气体的高氧体积分数(21%)有利于催化剂的铂分散,从而提高了催化剂的金属功能;再生气循环回路设置了干燥系统,干燥后的再生循环气的水质量分数低至50μg/g,水含量的下降使得催化剂的比表面积下降得更慢,寿命延长约2 a;氯化气体自氯化区出口单独抽出,可实现低碳烧焦,提高了装置的操作弹性;采用PSA高纯氢作为还原氢有利于催化剂的还原;反应器和再生器内催化剂连续流动有利于保护其内件;催化剂采用无阀输送并优化了催化剂提升系统的设计,使得催化剂粉尘量降低了86.5%,但再生工艺相对复杂,综合看来SLCR再生技术明显优于UOP一代技术。