催化裂化工藝ppt課件

1、催 化 裂 化 工 藝Fluid Catalytic Cracking,簡(jiǎn)介 裝置原料 催化裂化催化劑 流態(tài)化基本原理 催化裂化反應(yīng)機(jī)理 催化裂化反應(yīng)有關(guān)概念 反應(yīng)的主要影響因素 主要技經(jīng)指標(biāo),一、催化裂化簡(jiǎn)介,一般原油經(jīng)常減壓蒸餾后可得到1040的汽油，煤油及柴油等輕質(zhì)油品，其余的是重質(zhì)餾分和殘?jiān)?。如果不?jīng)過二次加工它們只能作為潤(rùn)滑油原料或重質(zhì)燃料油。但是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防上需要的輕質(zhì)油量是很大的，由于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展對(duì)汽油的質(zhì)量提出更高的要求而直餾汽油（辛烷值較低40）則一般難以滿足這些要求,原油經(jīng)簡(jiǎn)單加工所能提供的輕質(zhì)油品的數(shù)量和質(zhì)量同生產(chǎn)發(fā)展所需要的輕質(zhì)油品的數(shù)量和質(zhì)量之間的矛盾促使了催化裂

2、化過程的產(chǎn)生和發(fā)展。 促進(jìn)催化裂化發(fā)展的因素中除了繼續(xù)解決上述的矛盾以外，還有像如何滿足石油化工原料的需要，如何節(jié)約能源以及減少環(huán)境污染等新的因數(shù)對(duì)促進(jìn)催化裂化發(fā)展也起重要作用,催化裂化過程是以減壓餾分油,焦化蠟油等重質(zhì)餾分油或渣油為原料,在較低壓力和450510條件下 ,在催化劑的存在下,發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化生成氣體,汽油,柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的過程,催化裂化工藝產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代，是煉油廠提高原油加工深度的一種重油輕質(zhì)化的工藝，是煉油生產(chǎn)的核心裝置。我國(guó)80%左右的汽油與30%左右的柴油產(chǎn)自催化裂化裝置。 1965年五朵金花之一的流化催化裂化在撫順石油二廠建成投產(chǎn)。五朵金花：催化裂

3、化、催化重整、延遲焦化、尿素脫蠟、微球催化劑與添加劑。 1974年我國(guó)建成投產(chǎn)了第一套提升管催化裂化工業(yè)裝置 。 隨著催化劑和催化工藝的發(fā)展，其加工的原料逐步重質(zhì)化、劣質(zhì)化,催化裂化產(chǎn)品具有以下幾個(gè)特點(diǎn): 輕質(zhì)油收率高,可達(dá)70%80%; 催化裂化汽油的辛烷值高,汽油的安定性也較好; 催化裂化柴油十六烷值較低,常與直餾柴油調(diào)合使用或經(jīng)加氫精制提高十六烷值,以滿足規(guī)格要求; 催化裂化氣體,C3和C4氣體占80%,其中C3丙烯又占70%,C4中各種丁烯可占55%,是優(yōu)良的石油化工原料和生產(chǎn)高辛烷值組分的原料。 組成單元:反應(yīng)-再生單元、分餾單元、吸收穩(wěn)定單元、能量回收單元,隨著低碳烯烴的生產(chǎn)需求和

4、汽油質(zhì)量升級(jí)的需要，目前國(guó)內(nèi)開發(fā)了一系列催化裂化家族工藝技術(shù)： DCC：最大量生產(chǎn)丙烯，丙烯12-18%；丁烯11-14% ； MGG（ARGG）：最大量生產(chǎn)LPG與和高辛烷值汽油。丙烯、丁烯10-11%；汽油49-50%。 MGG以減壓餾分油摻煉渣油為原料，ARGG以AR為原料，使用的催化劑為重油轉(zhuǎn)化能力突出的RMG、RAG系列催化劑。 MIO：最大量生產(chǎn)異丁烯、異戊烯與優(yōu)質(zhì)汽油(使用催化劑的工藝丙烯丁烯戊烯產(chǎn)率達(dá)到，其中異丁烯和異戊烯的產(chǎn)率達(dá)到. ),汽油RON94。 CPP（Catalytic Pyrolysis Process ）：最大量生產(chǎn)乙烯、丙烯，反應(yīng)溫度在620680 。 MG

5、D（Maximizing Gas and Diesel ）、MIP、FDFCC(靈活多效催化裂化，采用雙提升管)：汽油降烯烴技術(shù),分餾 系統(tǒng),穩(wěn)定 系統(tǒng),取 熱 器,催化裂化裝置構(gòu)成,液化氣,汽油,柴油去加氫精制,油漿(焦化,原料,主風(fēng),煙機(jī),在催化劑的作用下，大分子變成小分子，一部分縮合成焦炭。催化劑上的焦炭經(jīng)燒焦恢復(fù)活性，在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用,干氣,催化裂化裝置的核心部分為反應(yīng)-再生單元。反應(yīng)部分由床層反應(yīng)和提升管反應(yīng)兩種，隨著催化劑發(fā)展，目前提升管反應(yīng)已逐步取代了床層反應(yīng)。 從反應(yīng)器和再生器平面布置可分為高低并列式和同軸式。 反應(yīng)部分包括提升管反應(yīng)器和沉降器。 再生工藝可分為完全再生和不完全

6、再生， 一段和二段再生,二、催化裂化裝置原料,原料來源,催化裂化原料來源于石油加工過程，原料的范圍很廣泛，大體對(duì)分為餾分油和渣油兩大類。 (1)餾分油：直餾減壓蠟油、焦化蠟油、減粘裂化餾出油、丙烷脫瀝青油、潤(rùn)滑油溶劑精制抽出油等； (2)渣油：常壓渣油、減壓渣油,原料性質(zhì),直餾減壓蠟油（蠟油350500）：大多數(shù)直餾重餾分含芳烴較少，容易裂化，輕油收率較高，是理想的催化裂化原料。 熱加工產(chǎn)物：焦化蠟油、減粘裂化餾出油等。由于它們是已經(jīng)裂化過的油料，其中烯烴、芳烴含量較多，裂化時(shí)轉(zhuǎn)化率低、生焦率高，一般不單獨(dú)使用，而是和直餾餾分油摻合作為混合進(jìn)料,其它加工副產(chǎn)物：丙烷脫瀝青油、潤(rùn)滑油溶劑精制抽出

7、油、酮苯脫蠟的蠟膏和蠟下油 特點(diǎn)：含有大量難以裂化的芳烴，尤其是含稠環(huán)化合物較多，轉(zhuǎn)化率低，易生焦，要混煉,渣油：渣油是原油中最重的部分，它含有大量膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和各種稠環(huán)烴類，因此它的元素組成中氫碳比小，殘?zhí)恐蹈?，在反?yīng)中易于縮合生成焦炭，這時(shí)產(chǎn)品分布和裝置熱平衡都有很大影響。原油中的硫、氮、重金屬以及鹽分等雜質(zhì)也大量集中在渣油中。在催化裂化過程中會(huì)使催化劑中毒，進(jìn)而也會(huì)影響產(chǎn)品分布，同時(shí)將加重對(duì)環(huán)境的污染。由于渣油的殘?zhí)?、重金屬、硫、氮等化合物的含量比餾分油高得多，增加了化化裂化的難度,原料預(yù)處理,原料中的硫化物、氮化物、金屬和殘?zhí)窟^高會(huì)對(duì)催化裂化操作產(chǎn)生很大的影響。這樣的原料直接作為催化裂

8、化的原料不合適，需要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫金屬和降低殘?zhí)恐档念A(yù)處理。 預(yù)處理主要是通過原油脫鹽、原料加氫，另外可以通過脫瀝青和焦炭化來脫除殘?zhí)?，提高H/C比,衡量原料性質(zhì)的指標(biāo),1、餾分組成 判斷油的輕重和沸點(diǎn)范圍。 原料的化學(xué)組成相近時(shí)，餾分越重,說明其化合物的組成沸點(diǎn)越高，分子量越大，容易被催化劑吸附，因而越易裂化。但沸點(diǎn)高到一定程度后就會(huì)因擴(kuò)散慢、催化劑表面積炭快、汽化不好等原因而導(dǎo)致不易裂化。 單靠餾分組成不能預(yù)測(cè)原料的裂化性能，因?yàn)樵谕悬c(diǎn)范圍內(nèi)，不同原料的化學(xué)組成可以相差很大,2、化學(xué)組成（族組成） 烷烴多：易裂化，氣體產(chǎn)率高，汽油產(chǎn)率較低，焦炭產(chǎn)率低。 環(huán)烷烴多：易裂化，輕油產(chǎn)率高，

9、辛烷值高，理想裂化原料 。 芳烴多：難裂化，汽油產(chǎn)率更低，生焦多,3、殘?zhí)?殘?zhí)恐祵?duì)焦炭生成量和熱平衡兩個(gè)方面有影響。 原料殘?zhí)吭礁撸瑒t生焦量多，再生時(shí)燃燒放出的熱量過剩，需要外取熱。渣油殘?zhí)亢扛咝枰皳?煉”。 殘?zhí)颗c原料的組成、餾分寬窄及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量等因素有關(guān),4、硫含量 硫?qū)Νh(huán)境的影響：催化裂化過程中，原料中在硫大約有20%-30%進(jìn)入焦炭。焦炭被催化劑帶入再生器，在高溫下燃燒生成SO2(90%)和SO3(10%)。有研究表明：當(dāng)原料硫由0.1%上升到1.0%時(shí)，則煙氣中SOX濃度 200mg/m3上升到1800mg/m3，且基本為直線關(guān)系。 硫?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的影響：導(dǎo)致產(chǎn)品硫含量增

10、加。 硫?qū)Ξa(chǎn)品分布的影響：有研究表明，原料中硫含量增加，會(huì)使干氣產(chǎn)率增加，汽油和柴油產(chǎn)率下降，焦炭產(chǎn)率增加,5、微量金屬 在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)催化裂化有影響的（就是催化劑毒物）主要是鎳、釩、鐵、銅、鈉。 鎳具有脫氫作用，液體產(chǎn)品或汽油產(chǎn)率和質(zhì)量下降，氫氣和焦炭上升，當(dāng)原料含硫時(shí)鎳的影響更大。 釩會(huì)破壞分子篩的晶體結(jié)構(gòu)，主要是釩會(huì)滲入到分子篩的結(jié)構(gòu)中，與分子篩生成熔點(diǎn)約為630的共熔物，在再生時(shí)會(huì)因受到高溫而使分子篩結(jié)構(gòu)破壞，因此釩會(huì)降低催化劑的活性,堿金屬以離子態(tài)存在時(shí)，可以吸附在催化劑表面的酸性中心上并使之中和，從而降低了催化劑的活性。這類金屬中鈉對(duì)催化劑的影響較大，鈉會(huì)與分子篩生成低熔點(diǎn)共熔物，

11、使之在再生溫度下發(fā)生熔化現(xiàn)象，把分子篩和基質(zhì)一同破壞，降低催化劑的表面積和活性,對(duì)催化劑比表面積的影響,金屬污染對(duì)汽油產(chǎn)率的影響,金屬污染對(duì)產(chǎn)氫量的影響,金屬污染對(duì)焦炭產(chǎn)率的影響,三、催化裂化催化劑,催化裂化技術(shù)的發(fā)展密切依賴于催化劑的發(fā)展。有了微球催化劑,才出現(xiàn)了流化床催化裂化裝置;分子篩催化劑的出現(xiàn),才發(fā)展了提升管催化裂化。選用適宜的催化劑對(duì)于催化裂化過程的產(chǎn)品產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng) 濟(jì)效益具有重大影響,催化劑是一種能使在一定條件下，從熱力學(xué)角度判斷有可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)改變其反應(yīng)速度的物質(zhì)。它可以加快某些反應(yīng)的速度，也可以抑制另一些反應(yīng)的進(jìn)行。而對(duì)那些熱力學(xué)上沒有可能進(jìn)行的反應(yīng)則不起作用。同

12、時(shí)對(duì)可逆反應(yīng)它相等地加速正向和逆向反應(yīng)，也就是不改變反應(yīng)的平衡。 例如，在通常的反應(yīng)條件下，從熱力學(xué)角度來判斷，烴類可以進(jìn)行分解、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移、疊合、烴化等多種反應(yīng)，但反應(yīng)速度各異，這樣就可以利用催化劑選擇性地加速這些反應(yīng)中所希望的反應(yīng)，而抑制那些不希望發(fā)生的反應(yīng)，從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量改善產(chǎn)品分布的目的 ，這是熱裂化過程所達(dá)不到的。例如為了提高汽油辛烷值，設(shè)法使催化劑能選擇性加速異構(gòu)化反應(yīng)而抑制氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和不飽和烴進(jìn)一步脫氫生焦的反應(yīng),催化裂化劑的種類、組成和結(jié)構(gòu),工業(yè)上所使用的裂化催化劑雖品種繁多，但歸納起來不外乎三大類： 天然白土催化劑 無定型合成催化劑 分子篩催化劑,天然白土催

13、化劑,工業(yè)催化裂化裝置最初使用的經(jīng)處理的天然白土，其主要活性組分是硅酸鋁,無定型合成催化劑,天然白土被人工合成硅酸鋁所取代。 特點(diǎn)：具有孔徑大小不一的許多微孔，一般平均孔徑為47 nm，比表面積可達(dá)500700m2/g。 硅酸鋁的催化活性來源于其表面的酸性,分子篩催化劑特點(diǎn),分子篩催化劑在催化裂化中的應(yīng)用是催化裂化技術(shù)的重大發(fā)展。分子篩催化劑是60年代發(fā)展起來的一種新型的高活性催化劑。它的出現(xiàn)，使流化催化裂化工藝發(fā)生了很大變化，裝置處理能力顯著提高，產(chǎn)品產(chǎn)率及質(zhì)量都得到改善。 與無定型硅酸鋁相比，有更高的選擇性、活性和穩(wěn)定性，比表面600800m2/g。 分子篩是一種具有晶格結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽又稱

14、沸石。重要特點(diǎn)：穩(wěn)定、均一的微孔結(jié)構(gòu)，微孔大小與分子大小屬統(tǒng)一數(shù)量級(jí),分了篩又名結(jié)晶型泡沸石，是一種具有規(guī)則品體結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，在它的晶格結(jié)構(gòu)中排列者整齊均勻，大小一定的孔穴，只有小于孔徑的分子才能進(jìn)入其中，而直徑大于孔徑的分子則無法進(jìn)入。由于它能像篩子一樣將直徑大小不等的分子分開，因而得名分子篩。 按其組成及晶體結(jié)構(gòu)的不同可分為多種類型。催化裂化催化劑使用的主要有四種Y型分子篩：REY;HY;RE-HY;超穩(wěn)Y型。一般催化裂化催化劑含分子篩為1035,分子篩具有自己特定的孔徑大小,常常對(duì)原料和產(chǎn)物都表現(xiàn)了不同的選擇特性,顯微鏡下的催化裂解催化劑,分子篩催化劑的組成,活性組元分子篩：ZSM-5

15、和Y. ZSM-5作添加劑，占1550%； 基質(zhì)或者稱之為載體：一般為高嶺土或合成基質(zhì)，占2070%； 粘結(jié)劑：鋁溶膠、硅溶膠或硅鋁溶膠； 添加物或助劑成分：抗Ni、V、N等,催化劑的性能,1）物理性質(zhì) A、密度 B、篩分組成和機(jī)械強(qiáng)度 C、結(jié)構(gòu)特性（比表面、孔體積、孔徑） 2）化學(xué)性質(zhì) A、活性 B、選擇性 C、穩(wěn)定性 D、抗金屬污染能力（污染指數(shù),催化劑的密度,真實(shí)密度又稱骨架密度；一般在22.4g/cm3。 顆粒密度；一般在0.91.2g/cm3。 堆積密度；一般在0.50.8g/cm3,篩分組成,一般催化裂化催化劑的粒徑分布范圍在：20-100m。分布是： 40-80 m 占50%；2

16、0-40 m 占25% 80-100 m 占25%。100 m很少,四、流態(tài)化基本原理,A、流化床的形成 1、流化概念和形成流化床條件 (1)流化：固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中稱為固體的流化，簡(jiǎn)稱流態(tài)化或者流化。 (2)流化床及形成條件 流化床:人們把容器和呈現(xiàn)流化狀態(tài)的固體顆粒一起稱為流化床。 形成條件：要有一個(gè)容器； 容器中要有足夠數(shù)量的固體顆粒； 要有流化介質(zhì),2、流化床形成過程：見示意圖,a b c d,P,B、流化床的一些基本現(xiàn)象,根據(jù)流化介質(zhì)的不同可將流態(tài)化分為兩類：散式流化和聚式流化 (1)散式流化 以液體為流化介質(zhì)的流化床。 特點(diǎn)：是床層隨流體速度增加而平衡膨脹，床層中的固體

17、顆粒彼此散開運(yùn)動(dòng)，流化的很均勻，所以也叫均勻流化。 (2)聚式流化 以氣體為流化介質(zhì)的流化床。 特點(diǎn)：床層中的固體顆粒不是單獨(dú)存在的，而是許多顆粒以集團(tuán)形式團(tuán)聚在一起。氣體是以氣泡的形式通過床層，所以也叫不均勻流化床。 石油催化裂化的流化床就是聚式流化床,C、流化速度,1)計(jì)算公式 臨界流化速度(最小流化速度) 臨 = 8 d2顆(固-氣)/ 最大流化速度 最大 = 15 d1.14顆(固-氣)0.71/0.43氣0.29 式中：d顆顆粒直徑，m（平均和最大直徑） 固固體密度，kg/m3 氣流體密度，kg/m3 流體粘度，mPas （cP,2)流化速度計(jì)算說明 顆粒直徑 在上兩式中表達(dá)式的形式

18、基本相近，式中符號(hào)所代表的物理量也基本相同，所不同的是d2顆表示臨界流化速度中表示的是顆粒平均直徑，最大流化速度d1.14顆表示的是最大顆粒直徑。 顆粒直徑是影響流化速度的主要原因。顆粒直徑越大，計(jì)算出的流化速度越大，表示越不易流化。 在臨界流化速度中，顆粒平均直徑d顆可根據(jù)篩 分組成用下式計(jì)算： d顆=1/( x1/ d1+ x2/ d2+xn/ dn,流體介質(zhì)密度 流體密度越大，越易流化。催化裂化所用催化劑一般顆粒密度約為900-1200/m3，反應(yīng)油氣密度約為4.4/m3，再生煙氣密度約為0.73/m3。 流體粘度 流體粘度越大，越易流化。一般反應(yīng)油氣粘度為0.007mPas，煙氣粘度為

19、0.037 mPas,3)流化速度的計(jì)算 例：流化速度計(jì)算，平衡催化劑粒度組成如下： 計(jì)算結(jié)果: 臨=0.00408m/s, 最大 =0.39m/s 最大 /臨近100倍。實(shí)際操作速度應(yīng)為多大,實(shí)際操作速度可通過流化數(shù)選取確定。流化數(shù)用K表示。 K=實(shí)/臨 催化裂化的K值在300-1000之間，從這個(gè)比值看實(shí)際操作速度遠(yuǎn)大于最大流化速度。 采用較大的流化操作速度，實(shí)際上仍能維持流化操作，因?yàn)樵诹骰仓写呋瘎╊w粒并不是以單個(gè)顆粒進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而是成團(tuán)絮狀運(yùn)動(dòng)的,D、流化床的壓力降,1、流化床的壓力降 (1) 床層壓降的計(jì)算 根據(jù)床層壓降的受力分析得： F1-F2=G=mg （P1-P2）S=mg P

20、=（P1-P2） =mg/s=V g /S =SHg/S =Hg 所以，P= Hg,G=mg,氣流方向,F1,床層的壓力降,F2,2)床層壓降的應(yīng)用 催化裂化的反應(yīng)再生系統(tǒng)的密度、藏量可以通過測(cè)定差壓計(jì)算求得. 床層密度(床)的計(jì)算（床層平均密度） 床=P1/（h1g） 藏量（M）的計(jì)算（ 先測(cè)出床層總壓降） M=V床=HSP總/(Hg)= SP總/g 料位高度（H）的計(jì)算 床層料位高度可由藏量和床層密度計(jì)算。 H= P/（g,例題：再生器床層總壓降為14000Pa，高度為12m。床層有效截面積為50，求再生器的平均密度和床層總藏量為多少？ 解 根據(jù)：床=P/(H g) 床=14000/(12

21、*9.81)=118.93kg/m3 M=V =H S =12*50*118.93=71358kg,2、床層壓降變化的原因,固定床：固定床的顆粒之間的空隙形成了許多彎彎曲曲的小通道，流體流過這些小通道時(shí)因有磨擦阻力而產(chǎn)生壓降，磨擦阻力與流速的平方成正比，因此流速越大時(shí)產(chǎn)生的床層壓降也越大,流化床,整個(gè)床層被懸浮起來而固體顆粒自由運(yùn)動(dòng)，作用于床層的各力達(dá)到平衡，即： 床層壓降床層截面積=床中固體重-固體所受浮力。 PS/9. 81 = V(1-)固- V(1-)氣 式中：P床層壓降，Pa S床層截面積， V床層體積，m3 床層空隙率 固,氣固體顆粒及氣體的密度，kg/m3,上式變形后得： PS/

22、9. 81 =V(1-)(固-氣) 因，固氣 所以，PS/9. 81 V(1-)固 式中V(1-)就是固體顆粒的重量，當(dāng)沒有加入或帶出催化劑時(shí)，它是一個(gè)常數(shù)。因此，當(dāng)流體速度增加時(shí)，床層體積V有所增加，但空隙率也增加，結(jié)果是P基本不變,稀相輸送,當(dāng)流體速度到一定程度時(shí)，催化劑顆粒被帶出，床層的總重量在減少，所以床層壓降減小，直至全部固體被帶出時(shí)，空床層兩端的壓差就是流體通過空床層的壓降,五、催化裂化反應(yīng),催化裂化進(jìn)料,分解,縮合 沉積在催化劑上,催化劑活性下降,再生,催化劑恢復(fù)活性,烴類在催化劑 表面發(fā)生反應(yīng),循環(huán)使用,石油餾分是個(gè)非常復(fù)雜的烴類混合物(也含有一定量的非烴類化合物)。所以石油餾

23、分組成還是以單體烴為主，因此石油餾分在進(jìn)行催化裂化時(shí)，單體烴的反應(yīng)規(guī)律是首要因素，但是它又不等于各種烴類單獨(dú)裂化時(shí)的簡(jiǎn)單相加。因此在烴類混合物裂化時(shí)，任何一種烴的裂化，都要受到同時(shí)存在的其他烴類的影響。 催化裂化是一個(gè)氣-固相的非均相催化反應(yīng)，在反應(yīng)器中原料和產(chǎn)品是氣相，而催化劑是固相，氣相的原料在催化劑的表面（外表面和微孔內(nèi)表面）上進(jìn)行反應(yīng),催化裂化反應(yīng)種類：裂化反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng),平行-順序反應(yīng),重質(zhì)石油餾分,中間餾分,汽 油,縮合反應(yīng),焦 碳,氣 體,裂化反應(yīng)的7個(gè)步驟 原料分子由主氣流擴(kuò)散到催化劑表面(外)； 原料油分子沿催化劑微孔向催化劑的內(nèi)部擴(kuò)散； 油氣分子被

24、催化劑內(nèi)表面所吸附； 油氣分子在催化劑內(nèi)表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)產(chǎn)物分子自催化劑內(nèi)表面脫附 反應(yīng)產(chǎn)物分子沿催化劑微孔向外擴(kuò)散 反應(yīng)產(chǎn)物分子擴(kuò)散到主氣流中去(外,單體烴裂化反應(yīng),1)裂化反應(yīng) 催化裂化的主要反應(yīng)是裂化反應(yīng)，反應(yīng)速度快。各類烴的裂化反應(yīng)規(guī)律： 烷烴分子中的C-C鍵的鍵能隨著其分子的兩端向中間移動(dòng)而減小，例： CC鍵能： C1C2 C2-C3 C3-C4 C4-C5 301KJ 268 264 262 烷烴：分子中間C-C鍵斷裂，分子越大，越易斷裂;碳數(shù)相同的鏈狀烴中，異構(gòu)比正構(gòu)易反應(yīng),一,烯烴：與烷烴類似，速度比烷烴高得多 環(huán)烷烴：斷側(cè)鏈和開環(huán) 芳烴：?jiǎn)苇h(huán)只能斷三個(gè)C以上的側(cè)鏈，不能

25、開環(huán)。稠環(huán)都斷根部。 (2)、異構(gòu)化反應(yīng) 分子量不變，分子結(jié)構(gòu)改變的反應(yīng) 骨架異構(gòu)：五員環(huán)六員環(huán)；正構(gòu)異構(gòu) 烯烴的鍵位移：雙鍵位置的變化 空間結(jié)構(gòu)改變：空間位置變形,3)氫轉(zhuǎn)移 氫從一個(gè)分子加到另一個(gè)烯烴分子上使之飽和，但是伴隨著氫轉(zhuǎn)移的反應(yīng)便是大分子烯烴、環(huán)烷烴和芳烴的縮合的反應(yīng)，其反應(yīng)結(jié)果是生成焦炭。 (4)芳構(gòu)化反應(yīng) 鏈烴成環(huán)反應(yīng)： 烷烴 烯烴 環(huán)烴 芳烴 (5)疊合反應(yīng) 烯烴+烯烴大分子烯烴 (6)烷基化反應(yīng) 烯烴與芳烴的加和，烯烴主要加在稠環(huán)芳烴上，進(jìn)一步脫氫生成焦炭,強(qiáng)吸熱反應(yīng)：裂化、環(huán)化、脫氫 放熱反應(yīng)：異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移、縮合反應(yīng) 由于催化裂化反應(yīng)是以裂化反應(yīng)為主，所以總體上表現(xiàn)為

26、吸熱反應(yīng),六、催化裂化反應(yīng)的有關(guān)概念,1、轉(zhuǎn)化率 催化裂化的反應(yīng)深度用轉(zhuǎn)化率表示。若以原料油為100，則： 100-未轉(zhuǎn)化的原料 轉(zhuǎn)化率（W）= -100% 100 式中“未轉(zhuǎn)化的原料”中指沸程與原料相當(dāng)?shù)哪遣糠钟土希瑢?shí)際上它的組成及性質(zhì)已不同于新鮮原料。 由于未轉(zhuǎn)化的原料在生產(chǎn)中很難確定，所以在科研和生產(chǎn)中常用下式表示轉(zhuǎn)化率： 轉(zhuǎn)化率=氣體產(chǎn)率+汽油產(chǎn)率+焦炭產(chǎn)率,工業(yè)上為了提高輕質(zhì)油收率，經(jīng)常采用回?zé)挷僮?。因此，轉(zhuǎn)化率又分為單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率。 單程轉(zhuǎn)化率是指總進(jìn)料（新鮮原料+回?zé)捰?回?zé)捰蜐{）一次通過反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率。即： 氣體+汽油+焦炭 單程轉(zhuǎn)化率（W）= -100% 總進(jìn)料 總轉(zhuǎn)化

27、率是以新鮮原料為基準(zhǔn)計(jì)算的轉(zhuǎn)化率： 氣體+汽油+焦炭 總轉(zhuǎn)化率（W）= -100% 新鮮原料,2、空速（0） 每小時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的原料油量與反應(yīng)器的藏量之比稱為空速。 總進(jìn)料量（t/h、m3/h） 空速（W、V）= - 藏量（t、m3） 空速分質(zhì)量空速和體積空速?？账偈菚r(shí)間的倒數(shù)。 說明：計(jì)算體積空速時(shí)，進(jìn)料量的體積流量是按20時(shí)的液體流量計(jì)算的,因?yàn)榭账偈且?0時(shí)的液體流量計(jì)算的，它不等于在反應(yīng)條件下的真正體積流量，而且，在反應(yīng)過程中由于組成發(fā)生變化，通過反應(yīng)器各部分的反應(yīng)物體積流量也不斷地發(fā)生變化，因此空速的倒數(shù)只能相對(duì)地反映反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，而不可能是真正的反應(yīng)時(shí)間，所以稱為假反應(yīng)時(shí)間。 空

28、速的單位為時(shí)-1,空速越高,表明催化劑與油接觸時(shí)間越短,裝置處理能力越大,3、劑油比 催化劑循環(huán)量與總進(jìn)料量之比稱為劑油比,用C/O表示。 在同一條件下,劑油比大,表明原料油能與更多的催化劑接觸. 4、反應(yīng)時(shí)間 在提升管反應(yīng)器中反應(yīng)時(shí)間就是油氣在提升管中的停留時(shí)間。提升管反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)料的反應(yīng)時(shí)間要根據(jù)原料油的性質(zhì)、產(chǎn)品的要求來定,一般約為1秒4秒,4、產(chǎn)品分布 原料裂化所得各種產(chǎn)品產(chǎn)率的總和為100，各產(chǎn)率之間的分配關(guān)系即為產(chǎn)品分布。 一般來說是希望盡量提高目的產(chǎn)物“LPG汽油和柴油”的產(chǎn)率而限制副產(chǎn)品“氣體和焦炭”。 5、回?zé)挶龋夯責(zé)捰停òɑ責(zé)捰蜐{）量與新鮮原料量之比稱為回?zé)挶?七、反應(yīng)的主

29、要影響因素,原料性質(zhì) 催化劑 反應(yīng)溫度 反應(yīng)壓力 反應(yīng)時(shí)間 劑油比 回?zé)挶?原料性質(zhì)： 原料油性質(zhì)主要是其化學(xué)組成。原料油組成中以環(huán)烷烴含量多的原料,裂化反應(yīng)速度較快, 氣體,汽油產(chǎn)率比較高,焦炭產(chǎn)率比較低；對(duì)富含芳烴的原料,則裂化反應(yīng)進(jìn)行緩慢,焦炭產(chǎn)率高。另外,原料油的殘?zhí)恐岛椭亟饘俸扛?會(huì)使焦炭和氣體產(chǎn)率增加,芳烴和烯烴在各自單獨(dú)進(jìn)行催化裂化反應(yīng)時(shí)，都能發(fā)生縮合反應(yīng)而生成焦炭，但在兩者都存在時(shí)，烯烴與芳烴的縮合反應(yīng)加劇，促使生成更多的焦炭。 原料中的烷烴雖然有一定的化學(xué)反應(yīng)速度，但是吸附能力最弱，所以烷烴也不是最理想的原料,催化裂化原料的理想組成是：環(huán)烷烴 既有一定的反應(yīng)能力 又有一定的

30、吸附能力,催化劑：活性、選擇性、強(qiáng)度、再生催化劑含碳量 平衡劑的活性可以通過補(bǔ)加催化劑的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 再生催化劑含碳量是指經(jīng)再生后的催化劑上殘留的焦炭含量。對(duì)分子篩催化劑來說，裂化反應(yīng)生成的焦炭主要沉積在分子篩催化劑的活性中心上，再生催化劑含碳過高，相當(dāng)于減少了催化劑中分子篩的含量，催化劑的活性和選擇性都會(huì)下降，因而轉(zhuǎn)化率大大下降，汽油產(chǎn)率下降，溴價(jià)上升，誘導(dǎo)期下降。再生催化劑含碳量一般要求0.1%以下，有的甚至要求0.05%以下,反應(yīng)溫度 催化裂化反應(yīng)總體上是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，欲使反應(yīng)過程順利進(jìn)行，必須提供熱量使之在一定溫度條件下進(jìn)行。 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速度,產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量都有很大影響.在生產(chǎn)中溫度是調(diào)節(jié)反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化 率的主要因素,不同產(chǎn)品方案,選擇不同的反應(yīng)溫度來實(shí)現(xiàn)。 工業(yè)生產(chǎn)中石油餾分是在提升管反應(yīng)器中進(jìn)行的，由于反應(yīng)過程申吸收熱量和器壁散熱，反應(yīng)器進(jìn)口和出口的溫度是不相同的，進(jìn)口溫度高于出口大約2030。 所謂反應(yīng)溫度通常是指提升管出口溫度，根據(jù)所加工的原料和生產(chǎn)方案的不同，反應(yīng)溫度在470520左右。通常，原料越重應(yīng)采用較高的反應(yīng)溫度，處理輕質(zhì)原料采用較低的反應(yīng)溫度;以多產(chǎn)柴油為目的，應(yīng)采用較低的反應(yīng)溫度，以生產(chǎn)汽油和液化氣為主要目的則應(yīng)采用較高的反應(yīng)溫度,反應(yīng)溫度是生產(chǎn)中的主要調(diào)節(jié)參數(shù)，也是對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率和質(zhì)量影響最靈敏的參數(shù)。