催化裂化基礎(chǔ)知識(shí)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——催化裂化基礎(chǔ)知識(shí)2工藝原理

蠟油（或渣油）等大分子烴類，在高溫低壓操作條件下，通過(guò)催化裂化催化劑表面強(qiáng)酸中心的催化作用，使烴類分子發(fā)生以裂化、異構(gòu)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)為主的多種繁雜反應(yīng)，使大分子烴類轉(zhuǎn)化為各種小分子烴類的混合物，并通過(guò)后續(xù)分餾穩(wěn)定系統(tǒng)分開(kāi)出干氣、液化氣（其中的C3、C4烯烴經(jīng)進(jìn)一步分開(kāi)后可用于化工原料）、汽油、柴油及油漿等產(chǎn)品，反應(yīng)過(guò)程形成的焦炭被用于工藝過(guò)程消耗并提供熱量（不形成實(shí)物產(chǎn)品）。催化裂化生產(chǎn)在非臨氫條件下進(jìn)行，屬于脫碳反應(yīng)，原料中的碳向油漿、焦炭等大分子產(chǎn)品富集，而氫則向干氣、液化氣、汽油等小分子產(chǎn)品富集，原料的氫含量（或烴族組成）對(duì)產(chǎn)品分布與裝置操作有重要影響。

2.1催化裂化反應(yīng)過(guò)程基本原理2.1.1催化裂化反應(yīng)機(jī)理

催化裂化的反應(yīng)機(jī)理一般用正碳離子的機(jī)理來(lái)解釋。

正碳離子是烴分子中有一個(gè)碳原子的外圍缺少一對(duì)電子，因而形成帶正電的離子。它只能吸附于催化劑表面上進(jìn)行反應(yīng)而不能脫離催化劑自由移動(dòng)。催化裂化中的各類主要反應(yīng)一般都經(jīng)過(guò)原料烴分子變成正碳離子的階段，所以催化裂化反應(yīng)實(shí)際上就是各種正碳離子的反應(yīng)。

正碳離子的基本來(lái)源有幾種不同的途徑：一是酸（催化劑酸性中心）和充當(dāng)弱堿的不飽和烴反應(yīng)，烴接受質(zhì)子而形成正碳離子；二是烷烴被酸性中心抽取一個(gè)負(fù)氫離子而形成正碳離子；三是正碳離子和飽和烴反應(yīng)時(shí)，發(fā)生類似于負(fù)氫離子轉(zhuǎn)移生成一個(gè)新的正碳離子；四是穩(wěn)定分子碳鍵斷裂生成兩個(gè)帶相反電荷的碎片，帶正電荷的即為正碳離子。例如：

C16H32+H+—————→C16H33+

催化裂化裂化反應(yīng)過(guò)程中的氫離子來(lái)源于催化劑表面上的酸性活性中心。正碳離子反應(yīng)過(guò)程繁雜，主要特點(diǎn)如下：

(1)大的正碳離子不穩(wěn)定，簡(jiǎn)單在β位置上斷裂，生成一個(gè)烯烴和一個(gè)小正碳離子，如：C—Cα—Cβ—C—C—C————→C=C—C+C—C—C

++

正己基離子丙烯丙基離子

只有主鏈中碳原子數(shù)在五個(gè)以上才簡(jiǎn)單斷裂，裂化后生成的至少為C3的分子，所以催化產(chǎn)品中C1、C2含量較少。

(2)伯正碳離子不穩(wěn)定，在進(jìn)行其它反應(yīng)以前先異構(gòu)化為仲正碳離子，甚至繼續(xù)異構(gòu)化為叔正碳離子。因此，催化裂化產(chǎn)品中的異構(gòu)烴好多。C

1|C—C—C—C——→C—C—C—C——→C—C—C+++

(3)較小的正碳離子與烯烴、烷烴、環(huán)烷烴之間的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使小正碳離子變成小分子烷烴，而烯烴、烷烴、環(huán)烷烴等中性分子變成新的正碳離子，接著再進(jìn)行各種反應(yīng)，從而使原料不斷變成產(chǎn)品，形成“鏈反應(yīng)〞。2.1.2催化裂化的化學(xué)反應(yīng)種類

催化裂化過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)并不是單一的裂化反應(yīng)，而是多種化學(xué)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，其中既有吸熱反應(yīng)也有放熱反應(yīng)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的綜合過(guò)程屬吸熱過(guò)程，根據(jù)反應(yīng)原料、產(chǎn)品方案等不同，一般每公斤原料油的綜合化學(xué)反應(yīng)熱在250—350kJ/kg（不包括升溫汽化潛熱）。在催化裂化條件下，各種化學(xué)反應(yīng)的快慢、多少和難易程度都不同，由于催化裂化原料組成的不同，使化學(xué)反應(yīng)變得更繁雜化。現(xiàn)就其主要化學(xué)反應(yīng)介紹如下：

(1)裂化反應(yīng)

裂化反應(yīng)原料烴分子C－C鍵的斷裂，屬吸熱反應(yīng)，溫度越高反應(yīng)速度越快，是催化裂化過(guò)程的最主要反應(yīng)類型之一。同類烴其分子量越大，反應(yīng)速度越快，而對(duì)于一致碳原子數(shù)的烴類，則烯烴最易發(fā)生裂化反應(yīng)，其次為環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴、帶長(zhǎng)側(cè)鏈芳烴（側(cè)鏈裂化）、正構(gòu)烷烴、芳烴（芳環(huán)一般不發(fā)生裂化）。在催化裂化操作條件下，可能發(fā)生以下幾類裂化反應(yīng)：

a.烷烴裂化為烯烴及較小的烷烴CnH2n+2b.烯烴裂化為較小的烯烴CnH2nc.烷基芳烴脫烷基

ArCnH2n+1ArH+CnH2n—(-⊿H)d.烷基芳烴側(cè)鏈斷裂ArCnH2n+1e.環(huán)烷烴裂化為烯烴CnH2nCmH2m+CpH2p—(-⊿H)QArCmH2m-1+CpH2p+2—(-⊿H)QCmH2m+CpH2p—(-⊿H)CmH2m+CpH2p+2—(-⊿H)

由上述反應(yīng)過(guò)程看，裂化反應(yīng)過(guò)程往往產(chǎn)生大量的小分子烯烴。(2)異構(gòu)化反應(yīng)

異構(gòu)化反應(yīng)是催化裂化的重要反應(yīng)，根據(jù)催化裂化正碳離子反應(yīng)機(jī)理，其異構(gòu)化通過(guò)正碳離子上的氫原子和碳原子的變位重排并實(shí)現(xiàn)烴分子的異構(gòu)。氫原子的變位導(dǎo)致烯烴的雙鍵

2

異構(gòu)化，氫變位加上甲基變位則形成骨架異構(gòu)化。異構(gòu)化過(guò)程的反應(yīng)熱很少，總體上表現(xiàn)為放熱過(guò)程。同時(shí)異構(gòu)烷烴具有較高的馬達(dá)法與研究法辛烷值，因此，在當(dāng)前對(duì)汽油烯烴含量控制要求日益嚴(yán)格的狀況下，盡可能提高烴分子的異構(gòu)化水平是維持汽油辛烷值的一個(gè)重要方面。

烯烴雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)示意：

+-H++H

H2C=CHCH2CH2CH3CH3CH=CH2CH2CH3++3CHCH2CH2CH3CH+

+++H+-H

烯烴骨架異構(gòu)化反應(yīng)示意：

+

+

甲基轉(zhuǎn)移CH3+CH3+CH3+氫轉(zhuǎn)移++H

CH3

CH3C=CHCH2CH3CH3C-CH2CH2CH3CH3C-CHCH2CH3H3

+++++++

+-H

CHCCH2CH3

+-H

CH3CH2CCH2CH3CH3CH=CCH2CH3+(-⊿H)

+++

++H

CH3

由于叔正碳離子易于生成和比較穩(wěn)定，使其在催化劑表面上的濃度較高，因此催化產(chǎn)品中的異構(gòu)烷烴或烯烴含量也相對(duì)較高。

(3)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)

氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是催化裂化特有的反應(yīng)，屬雙分子放熱反應(yīng)。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)由烯烴接受一個(gè)質(zhì)子形成正碳離子開(kāi)始。此正碳離子從“供氫〞分子中抽取一個(gè)負(fù)氫離子生成一個(gè)烷烴，供氫分子則形成一個(gè)新的正碳離子并繼續(xù)反應(yīng)。

++

+CH3+氫轉(zhuǎn)移

+

+H

CH3CHCH3+RHCH3CH2CH3+R+(-⊿H)

隨著對(duì)汽油烯烴含量控制的日益嚴(yán)格，常規(guī)催化裂化裝置以往被廣泛采用的高溫短接觸時(shí)間工藝（汽油烯烴含量、辛烷值RON高）已難于滿足新形勢(shì)下的汽油質(zhì)量控制要求。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)裂化產(chǎn)物由烯烴轉(zhuǎn)化為飽和烴的最主要手段，而選擇合理的工藝工程設(shè)計(jì)、催化劑活性配比及操作參數(shù)，對(duì)于降低汽油烯烴具有決定性影響。本裝置采用的MIP-CGP專利技術(shù)，即是將常規(guī)意義上的提升管反應(yīng)器分為串聯(lián)的兩段，第一段利用高溫短接觸時(shí)間實(shí)現(xiàn)

3

原料大分子的迅速裂化，而其次反應(yīng)區(qū)則在較低的反應(yīng)溫度、較高的劑油比、較低催化劑活性條件下，采取低溫長(zhǎng)接觸時(shí)間的操作方式，實(shí)現(xiàn)一次裂化形成的烯烴分子異構(gòu)化與完成氫轉(zhuǎn)移，達(dá)到在較少辛烷值損失的狀況下，獲取明顯的降烯烴效果。另外，MIP-CGP所使用的配套催化劑，也較常規(guī)催化劑的氫轉(zhuǎn)移活性更高一些。

(4)環(huán)化反應(yīng)

烯烴生成正碳離子后，可繼續(xù)環(huán)化生成環(huán)烷烴及芳烴，該反應(yīng)也是催化裂化的重要反應(yīng)之一，屬放熱反應(yīng)。對(duì)于采用MIP工藝技術(shù)的裝置，由于其反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、催化劑氫轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化能力較高等因素，催化汽油的芳烴含量較常規(guī)催化裂化裝置高，一般在20%以上。

(5)其它反應(yīng)

催化裂化反應(yīng)除以上四類外，還有烷基轉(zhuǎn)移、縮合等反應(yīng)。

對(duì)于構(gòu)成催化裂化原料的各族烴類，一般會(huì)在催化裂化過(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng)：a.烷烴：烷烴裂化為烯烴及更低碳數(shù)的烷烴。

b.烯烴：烯烴裂化為小分子烯烴，環(huán)化為環(huán)烷烴，異構(gòu)化為支鏈烯烴（再通過(guò)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)可進(jìn)

一步形成支鏈烷烴），直接氫轉(zhuǎn)移成烷烴，環(huán)化、縮合、脫氫成為焦炭。

c.環(huán)烷烴：發(fā)生裂化反應(yīng)成為烯烴，脫氫成為環(huán)烯烴甚至芳烴，異構(gòu)化成為不同環(huán)數(shù)的環(huán)烷烴。

d.芳烴：發(fā)生側(cè)鏈裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橄N和較小側(cè)鏈的芳烴，發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移形成不同的烷基芳烴，發(fā)

生脫氫縮合成為多環(huán)芳烴，并可能進(jìn)一步發(fā)生烷基化、脫氫縮合成為焦炭。2.1.3原料分子在催化劑作用下的反應(yīng)步驟

催化裂化催化劑是一種具有多孔道的固體酸顆粒，每克新鮮催化劑的內(nèi)部表面積可達(dá)250平方米以上，其活性主要來(lái)源于所含的分子篩。原料在催化劑表面進(jìn)行的反應(yīng)是氣固兩相接觸反應(yīng)，原料油在反應(yīng)前需先吸熱升溫汽化（一般在600℃以上），然后再擴(kuò)散到催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)?？傮w上看，原料分子在催化劑表面完成的反應(yīng)過(guò)程可分為七個(gè)步驟（其中部分反應(yīng)生成的產(chǎn)物會(huì)在催化劑表面發(fā)生再裂化、縮合、環(huán)化、及氫轉(zhuǎn)移等二次反應(yīng)），步驟如下：

第一步：氣相原料分子從主氣流中擴(kuò)散到催化劑表面；其次步：原料分子沿催化劑孔道從外表面向內(nèi)表面擴(kuò)散；

第三步：催化劑表面的原料分子被活性中心吸附，原料分子變得活潑，某些化合鍵開(kāi)始松動(dòng)；

4

第四步：被催化劑活性中心吸附的原料分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；第五步：產(chǎn)品分子從催化劑表面上脫附下來(lái)；

第六步：產(chǎn)品分子沿催化劑孔道，由內(nèi)表面向外表面擴(kuò)散；第七步：產(chǎn)品分子從催化劑外表面擴(kuò)散到主氣流中去。2.2流化原理及基本知識(shí)2.2.1流態(tài)化及流化床

固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中稱為固體的流態(tài)化，使固體小顆粒群在流體的作用下，能像流體一樣滾動(dòng)。

工業(yè)上的固體流化是在容器內(nèi)進(jìn)行的，尋常把容器和在其中呈流化狀態(tài)的固體顆粒合在一起稱為流化床。

流化催化裂化的反應(yīng)再生的操作狀況、催化劑在再生器和沉降器間的循環(huán)輸送及催化劑損失等都與流化狀態(tài)有密切關(guān)系。2.2.2形成流化床的條件

流化床的形成需具備以下三個(gè)條件：A、要有一個(gè)容器，如催化裂化裝置中反應(yīng)器、再生器等，并設(shè)置有使流體分布良好的分布器，以支撐床層并使流化良好。B、容器中要有足夠數(shù)量的固體顆粒，顆粒大小、相對(duì)密度、耐磨性能等應(yīng)能滿足要求。如催化裂化裝置中所使用的催化劑顆粒，C、要有流化介質(zhì)和一定的滾動(dòng)速度，就是使固體顆粒流化起來(lái)的介質(zhì)。2.2.3固定床、流化床、輸送床的形成過(guò)程

當(dāng)流體通過(guò)裝有一定固體顆粒的容器時(shí)，隨著流體速度的變化，會(huì)出現(xiàn)固定床、膨脹床、流化床和輸送床幾種狀態(tài)。如圖1-1

圖1-1流化床特點(diǎn)

固定、膨脹床：當(dāng)流體速度較小時(shí)，流體在固體顆粒空隙間流過(guò)，固體顆粒不動(dòng)，此時(shí)床層形態(tài)固定不變，系為固定床，流體通過(guò)床層產(chǎn)生的壓降隨著線速的增加而增加，壓降與線速近似直線關(guān)系，如圖1-1（a）中的AB線。但隨著流體線速增加，顆團(tuán)體開(kāi)始松動(dòng)，顆粒間孔隙增大，床層略有膨脹（但并沒(méi)有流化），顆粒仍保持接觸，此時(shí)形成了膨脹床。

5

流化床：當(dāng)流體速度進(jìn)一步增加，顆粒開(kāi)始懸浮在流體中，床內(nèi)固體顆粒開(kāi)始往各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)床層處于流化狀態(tài)。氣（或液）、固系統(tǒng)類似于流體，是無(wú)形的，具有滾動(dòng)性，在這個(gè)階段當(dāng)流體線速進(jìn)一步增加時(shí)，床層高度增高，孔隙增大，但床層總壓降基本不變，約等于單位面積床層的質(zhì)量。如圖1-1（a）中的BC線。

輸送床：當(dāng)流體線速繼續(xù)提高并超過(guò)固體顆粒逸出速度（圖1-1（a）中的C點(diǎn)）時(shí)，整個(gè)床層中顆粒形成懸浮狀態(tài)的稀相，并與流體一起從床層帶出，這個(gè)階段稱為輸送階段。對(duì)應(yīng)圖中B點(diǎn)速度為臨界流化速度或起始流化速度，對(duì)于C點(diǎn)的速度為最大流化速度或終端流化速度。2.2.4氣固輸送

氣固輸送是指氣體和固體顆粒在管道中能按工藝要求的方向穩(wěn)定滾動(dòng)，不出現(xiàn)倒流和堵塞等不正常現(xiàn)象，在輸送過(guò)程中還希望固體顆粒磨損小，設(shè)備磨損輕，操作平穩(wěn)，輸送效率高和簡(jiǎn)單控制等，這是流化裝置一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

氣固輸送一般可分為密相輸送和稀相輸送，稀相輸送也叫氣力輸送，稀相輸送和密相輸送并沒(méi)有明顯的界限，一般認(rèn)為輸送系統(tǒng)氣固混合密度≤100kg/m3或者是空隙率大于90％叫做稀相輸送。采用何種輸送方式，要根據(jù)工藝要求來(lái)決定。密相輸送對(duì)器壁和固體顆粒磨損較小，輸送效率高，但功率消耗大，稀相輸送則正好相反，雖然它在輸送時(shí)所需氣體量是密相輸送的20倍，但其功率消耗僅是密相輸送的1/10。2.2.5催化劑輸送和壓力平衡

反應(yīng)器、再生器間催化劑輸送主要通過(guò)U形管、立管、斜管、水平管等幾種方式，采取稀相和密相輸送實(shí)現(xiàn)。

壓力平衡的任務(wù)是保證催化劑在再生器與沉降器間按要求的循環(huán)量進(jìn)行正常循環(huán)，并在輸送系統(tǒng)的立管、斜管建立足夠的料封，防止操作壓力波動(dòng)時(shí)，催化劑發(fā)生倒流事故。2.3旋風(fēng)分開(kāi)器應(yīng)用原理及基礎(chǔ)知識(shí)

旋風(fēng)分開(kāi)器是催化裂化裝置反再系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，它是根據(jù)氣流高速旋轉(zhuǎn)使催化劑顆粒產(chǎn)生的離心力而實(shí)現(xiàn)催化劑顆粒與流化介質(zhì)（再生煙氣、反應(yīng)油氣等）的分開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)催化劑的回收。工業(yè)流化床回收催化劑細(xì)粉的設(shè)備大都采用旋風(fēng)分開(kāi)器，采用兩級(jí)串聯(lián)的旋風(fēng)分開(kāi)器，其總回收率可達(dá)99.99%以上。旋風(fēng)分開(kāi)器是由內(nèi)圓柱筒（升氣管）、外圓柱筒、與外筒下端聯(lián)結(jié)的圓錐筒及料斗、料腿和翼閥等部分組成的。旋風(fēng)分開(kāi)器的分開(kāi)效率與分開(kāi)器高徑比（分開(kāi)空間高度/筒體直徑，比值大效率高，一般取3.0～3.2）、排氣管下口直徑/筒體直徑（比值小則效率高，但壓降增加，一般取0.25～0.5）、排氣管插入深度/入口高度（比值大，效率高，一般取0.8以上）、排塵口直徑/筒體直徑（一般取0.4）、各筒體的對(duì)

6

中與垂直度、入口氣體線速（或負(fù)荷）、料腿出口流化狀況、被分開(kāi)氣固體性質(zhì)、固體顆粒濃度及粒徑分布等設(shè)計(jì)參數(shù)或操作條件有關(guān)，對(duì)既定的旋風(fēng)分開(kāi)器，日常生產(chǎn)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注入口線速、顆粒濃度、床層料位等操作參數(shù)。

本裝置再生器共設(shè)有均勻布置的8組（兩級(jí)串聯(lián)）旋風(fēng)分開(kāi)器，沉降器提升管出口則采用“CSC旋分+單級(jí)旋分〞形式，共設(shè)三臺(tái)CSC快分及6臺(tái)單級(jí)PLY旋風(fēng)分開(kāi)器。2.4精餾基本原理

精餾原理：一種相平衡分開(kāi)過(guò)程，其重要的理論基礎(chǔ)是汽-液相平衡原理，即拉烏爾定律。

PA=PAOXA；PB=PBOXB=PBO（1-XA）

式中：PA、PB——溶液上方組份A及B的飽和蒸汽壓。PAO、PBO——純組份A及B的飽和蒸汽壓。XA、XB——溶液中組份A及B的摩爾分率。

此定律表示在一定溫度下，對(duì)于那些性質(zhì)相像，分子大小又相近的組份（如甲醇、乙醇）所組成的理想溶液中，溶液上方蒸汽中任意組份的分壓等于此純組份在該溫度下的飽和蒸汽壓乘以它在溶液中的摩爾分率。

精餾過(guò)程是在裝有好多塔盤(pán)的精餾塔內(nèi)進(jìn)行的。塔底吹入水蒸汽，塔頂有回流。經(jīng)加熱爐加熱的原料以汽液混合物的狀態(tài)進(jìn)人精餾塔的汽化段，經(jīng)一次汽化，使汽液分開(kāi)。未汽化的重油流向塔底，通過(guò)提餾進(jìn)一步蒸出其中所含的輕組份。從汽化段上升的油汽與下降的液體回流在塔盤(pán)上充分接觸，汽相部分中較重的組份冷凝，液相部分中較輕的組份汽化。因此，油汽中易揮發(fā)組份的含量將因液體的部分汽化，使液相中易揮發(fā)組份向汽相擴(kuò)散而增多；油汽中難揮發(fā)組份的含量因汽體的部分冷凝，使汽相中難揮發(fā)組份向液相擴(kuò)散而增多。這樣，同一層板上相互接觸的汽液兩相就趨向平衡。它們之間的關(guān)系統(tǒng)可用拉烏爾定律說(shuō)明。通過(guò)屢屢這樣的質(zhì)量、熱量交換，就能達(dá)到精餾目的。

以下就是一層塔盤(pán)上汽-液交換的詳細(xì)過(guò)程。

Ln+1層V'L'n層n-1層VV與V’汽相L與L’液相

如下圖，當(dāng)油汽（V）上升至n層塔盤(pán)時(shí)，與從（n+1）層塔盤(pán)下來(lái)的回流液體（L）

7

相遇，由于上升的油汽溫度高，下流的回流溫度較低，因此高溫的油汽與低溫的回流接觸時(shí)放熱，使其中高沸點(diǎn)組份冷凝。同時(shí)，低溫的回流吸熱，并使其中的低沸點(diǎn)組份汽化。這樣，油汽中被冷凝的高沸點(diǎn)組份和未被汽化的回流組成了新的回流（L’）。從n層下降為（n-1）層的回流中所含高沸點(diǎn)組份要比降至n層塔盤(pán)的回流中的高沸點(diǎn)組份含量多，而上升至（n+1）層塔盤(pán)的油汽中的低沸點(diǎn)組份含量要比上升至n層的油汽中低沸點(diǎn)組份含量多。

同樣類似地離開(kāi)（n+1）層塔盤(pán)的油汽，還要與（n+2）層下來(lái)的回流進(jìn)行熱量、質(zhì)量交換。原料在每一塊塔盤(pán)上就得到一次微量的分開(kāi)。顯然，假使有極多個(gè)塔盤(pán)的話，使原料能分開(kāi)出純度很高的產(chǎn)品。

一個(gè)完整的精餾塔一般包括三部分：上段為精餾段，中段為汽化段（或進(jìn)料段），下段為提餾段。催化裂化裂化裝置穩(wěn)定塔即屬典型的精餾塔，而分餾塔為全氣相塔底進(jìn)料，僅設(shè)精餾段。

2.5吸收解吸基本原理

在吸收過(guò)程中，相際傳質(zhì)是由三個(gè)步驟串聯(lián)組成：（1）溶質(zhì)由氣相主體傳遞到氣、液相界面，即氣相與界面間的對(duì)流傳質(zhì)；（2）溶質(zhì)在相界面上的溶解，進(jìn)入液相；（3）溶質(zhì)由界面?zhèn)鬟f到液相主體，即界面與液相間的對(duì)流傳質(zhì)。

對(duì)于吸收過(guò)程的機(jī)理，一般用雙膜理論進(jìn)行解釋，雙膜理論的基本論點(diǎn)如下：(1)相接觸的氣、液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一很薄的有效層流膜層，溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)此兩膜層；

(2)界面上的氣、液兩相呈平衡狀態(tài)；

(3)在膜層以外的氣、液兩相主體區(qū)無(wú)傳質(zhì)阻力，即濃度梯度（或分壓梯度）為零。雙膜理論把整個(gè)相際傳質(zhì)過(guò)程簡(jiǎn)化為溶質(zhì)通過(guò)兩層有效膜的分子擴(kuò)散過(guò)程，把繁雜的相際傳質(zhì)過(guò)程大為簡(jiǎn)化。該理論可用于具有固定相界面的系統(tǒng)及流速不高的兩相流體間的傳質(zhì)過(guò)程。

催化吸收塔的吸收過(guò)程屬于物理吸收，是利用氣體混合物中各組分在液體吸收劑中的溶解度不同，而將氣體混合物中溶解度大的組分被部分吸收溶解于吸收溶劑中而得到分開(kāi)。該吸收過(guò)程的吸收的推動(dòng)力是該組分在氣相的分壓與組分在液相中的分壓之差，此差值在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)為零，傳質(zhì)的方向取決于氣相中組分的分壓是大于還是小于溶液中的平衡分壓。由于提高操作壓力有得于提高溶質(zhì)的氣相分壓，而降低溫度則可降低液相溶劑中溶劑組份的平衡分壓，因此，提高壓力和降低操作溫度，有利于提供吸收推動(dòng)力，也即有利于吸收過(guò)程的進(jìn)行。

解吸是吸收的逆過(guò)程，其主要目的是使吸收液中的部分氣體溶質(zhì)釋放出來(lái)，達(dá)到溶質(zhì)的

8

分開(kāi)。催化解吸過(guò)程由于受工藝流程設(shè)置限制，采用提高溶液溫度的方法，來(lái)促進(jìn)吸收逆過(guò)程。通過(guò)提高溶液溫度來(lái)提高溶液中溶質(zhì)組份的平衡分壓，使溶液的溶質(zhì)平衡分壓大于氣相中溶質(zhì)組份分壓（主要為C2及以下組份），實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)組份的分開(kāi)。2.6催化劑及與助劑2.6.1催化裂化催化劑

催化裂化催化劑屬于固體強(qiáng)酸催化劑，主要由分子篩、基質(zhì)、粘結(jié)劑構(gòu)成，主要成份氧化鋁、氧化硅及稀土、磷等改性元素組成，其中分子篩是催化劑強(qiáng)酸中心的主要來(lái)源。在催化劑與原料分子接觸過(guò)程中向原料分子提供強(qiáng)酸中心，催化劑酸性中心向不飽和烴提供質(zhì)子或自飽和烴抽取負(fù)氫離子，并使原料分子形成正碳離子，然后正碳離子按其機(jī)理在催化劑表面進(jìn)一步發(fā)生裂化、異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移、環(huán)化等一系列繁雜化學(xué)反應(yīng)，最將原料轉(zhuǎn)化為所需的各類產(chǎn)品。在催化裂化反應(yīng)過(guò)程中，高溫的催化裂化催化劑不但為原料分子的轉(zhuǎn)化提供活性中心，同時(shí)也是原料分子發(fā)生反應(yīng)的場(chǎng)所（烴分子需吸附與酸性中心表面），并作為熱載體為反應(yīng)過(guò)程用熱提供熱量。

本裝置設(shè)計(jì)采用為MIP專利技術(shù)配套的MIP催化裂化催化劑，與常規(guī)催化裂化催化劑相比，MIP催化劑具有更高的氫轉(zhuǎn)移活性和較好的異構(gòu)化能力，同時(shí)為增加丙烯收率，催化劑的擇形分子篩含量相對(duì)較高，以滿足MIP降低烯烴、多產(chǎn)異構(gòu)烷烴及丙烯的要求。另外，為滿足MIP工藝條件要求，使用過(guò)程中的平衡催化劑活性要求并不太高，微反活性尋常約為60～65個(gè)單位。2.6.2CO助燃劑

CO助燃劑是CO燃燒助劑的簡(jiǎn)稱，它是一種用于催化裂化裝置的助催化劑，其活性組份可分為貴金屬助燃劑和非貴金屬助燃劑兩大類，本裝置設(shè)計(jì)采用貴金屬助燃劑，其活性組份為鉑或鈀等貴金屬，一般以Al2O3或SiO2-Al2O3為擔(dān)體，其外觀制成與催化裂化催化劑形狀、大小相近的微球型。CO助燃劑活性組份金屬含量尋常在200～800PPm。對(duì)于采取富氧完全再生的裝置，系統(tǒng)藏量催化劑中當(dāng)鉑含量達(dá)到1～2PPm時(shí)，一般就可使再生煙氣中的CO含量降至1000PPm以下。

在催化裂化催化劑燒焦再生過(guò)程中，CO的氧化速度比燒C速度大50倍，但由于CO在密相床中的停留時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于催化劑的停留時(shí)間，且?guī)的催化劑與不帶C的催化劑相比，CO的氧化活性較低，致使在再生器中仍有大量的CO存在，上述CO如在稀相燃燒將導(dǎo)致稀相超溫。CO助燃劑中的貴金屬組份改變了CO的氧化燃燒歷程，大大降低了其氧化反應(yīng)所需的活化能，起到加速燃燒的作用，其氧化機(jī)理可表示如下：

O2+2Pt2PtO

9

CO+PtPtCOPtO+PtCO2Pt+CO2CO+PtOPt+CO2

2.6.3油漿阻垢劑

催化裂化分餾塔底油漿密度大、操作溫度高、稠環(huán)芳烴含量多且含有一定量的催化劑粉塵，在裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)重組份的高溫縮合結(jié)焦結(jié)垢或固體顆粒的沉積結(jié)垢，影響油漿系統(tǒng)的換熱效果與正常運(yùn)行。目前廣泛應(yīng)用于油漿系統(tǒng)的油漿阻垢劑，就是為減緩或避免油漿系統(tǒng)結(jié)垢而進(jìn)行專門加注的，阻垢劑之所以具有防止或減緩油漿系統(tǒng)結(jié)垢的功能，主要在于其一般具有以下某項(xiàng)或幾項(xiàng)性能：

(1)清凈分散性能。阻垢劑以膠束狀分散于油中，與含氧化合物如含羥基、羧基、羰基化合物形成膠團(tuán)，溶存于油中，阻止這些物質(zhì)進(jìn)一步氧化與縮合。阻垢劑中的極性基團(tuán)能在設(shè)備和管線的金屬表面定向排列，親油基團(tuán)膠溶已經(jīng)生成的有機(jī)結(jié)垢物和固體小顆粒，以阻止垢的沉積。

(2)抗氧化性。在氧存在條件下，受熱、光、金屬的催化作用，油品中的碳?xì)滏I受到破壞，發(fā)生自由基鏈反應(yīng)，具有抗氧化性的阻垢劑能與被氧化的烴自由基形成惰性分子，中止鏈反應(yīng)，不能形成大分子聚合物，以達(dá)到減少有機(jī)垢生成的目的。

(3)阻聚性。阻止烴分子的聚合，減少有機(jī)垢的形成。