催化基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件

MPCC1一、催化裂化原料的來源二、催化裂化原料的特性三、催化裂化的產(chǎn)物四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)五、MIP工藝簡(jiǎn)介MPCC1一、催化裂化原料的來源MPCC2一、催化裂化原料的來源催化裂化原料的來源有：1．直餾減壓餾分油。減壓塔側(cè)線350~550℃餾出油（VGO）是最常用的原料。石蠟基原油的VGO較好，環(huán)烷基原油VGO較差。含硫原油的VGO通常先經(jīng)過加氫脫硫或緩和加氫裂化得到低硫且裂化性能好的VGO作為裂化原料。

2．延遲焦化餾出油。焦化分餾塔側(cè)線的320~500℃餾出油（CGO）也以催化裂化為主要加工途徑。這種原料氮含量和芳烴含量高，不屬于理想的原料，通常其摻煉比例為5%~15%。有條件時(shí)宜經(jīng)過加氫處理，這樣不僅摻煉比例可以提高，而且產(chǎn)品收率和質(zhì)量能得到改善。3．常壓渣油。硫、重金屬含量和殘?zhí)康偷恼麴s裝置常壓塔底渣油（AR），可直接作為原料，如大慶原油、中原原油和東南亞地區(qū)一些原油的常壓渣油。反之，則需用經(jīng)過加氫脫硫得到的ARDS重油為原料，如中東地區(qū)多種原油。

MPCC2一、催化裂化原料的來源催化裂化原料的來源有：MPCC3

4．減壓渣油。除某些原油外，常減壓蒸餾裝置減壓塔底渣油（VR）一般不單獨(dú)作為原料，而是與餾分油摻合在一起或者經(jīng)過加氫脫硫（VRDS）方能作為進(jìn)料。后者適用于含硫原油如孤島油或中東地區(qū)的多種原油。

5．脫瀝青油。為滿足原油深度加工的要求并避免直接加工AR或VR帶來的不利因素，采用丙烷或丁烷的溶劑脫瀝青工藝，從減壓渣油中提取60%以上的脫瀝青油（DAO）作用原料，已成為煉油廠加工流程的一個(gè)組成部分。DAO的重金屬含量和瀝青質(zhì)含量遠(yuǎn)低于VR，改善了原料質(zhì)量。含硫原油的DAO最好經(jīng)過加氫脫硫（可與VGO合并處理）。我國(guó)還成功開發(fā)了溶劑脫瀝青-催化裂化組合工藝。將催化裂化油漿也作為脫瀝青原料，可回收其中的飽和烴，獲得較高的產(chǎn)品收率。

6．其他。我國(guó)開發(fā)成功的芳烴抽提-催化裂化組合工藝，把催化裂化裝置產(chǎn)生的重循環(huán)油經(jīng)過雙溶劑抽提除去重芳烴后返回做回?zé)捰?，可明顯提高輕質(zhì)油產(chǎn)率和裝置處理。必要時(shí)回?zé)捨塾?、改質(zhì)汽油、不合格汽油。一、催化裂化原料的來源MPCC34．減壓渣油。除某些原油外，常減壓蒸餾裝置減壓塔MPCC4二、催化裂化原料的特性原油（或稱石油）通常是黑色、褐色和黃色的流動(dòng)或半流動(dòng)的黏稠液體。原油中的烴類主要含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，一般不含烯烴，只有在原油的二次加工產(chǎn)品中含有烯烴。對(duì)原油的評(píng)價(jià)按照其目的的不同，可以分三個(gè)層次：原油的一般性質(zhì)；常規(guī)評(píng)價(jià)除了原油的一般性質(zhì)以外，還包括原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)及窄餾分性質(zhì)；綜合評(píng)價(jià)，除了上述兩項(xiàng)內(nèi)容外，還包括直餾產(chǎn)品的產(chǎn)率和性質(zhì)。原油的一般性質(zhì)分析包括：相對(duì)密度、黏度、凝點(diǎn)、含蠟量、瀝青質(zhì)、硅膠膠質(zhì)、殘?zhí)俊⑺趾?、含鹽量、灰分、機(jī)械雜質(zhì)、元素分析、微量金屬及餾程等。MPCC4二、催化裂化原料的特性原油（或稱石油）通常是黑色、MPCC5二、催化裂化原料的特性

1．原料的餾程原油是一個(gè)多組分的復(fù)雜混合物，其沸點(diǎn)范圍很寬，從常溫一直到500℃以上，所以，無論是對(duì)原油進(jìn)行研究或進(jìn)行加工利用，都必須對(duì)原油進(jìn)行分餾，每個(gè)餾分的沸點(diǎn)范圍簡(jiǎn)稱為餾程或沸程。餾程是指油品的初餾點(diǎn)到干點(diǎn)之間的溫度范圍。原料的沸點(diǎn)范圍對(duì)裂化性能有重要影響。一般說來，沸點(diǎn)高的原料由于其分子量大，容易被催化劑表面吸附，因而裂化反應(yīng)速度較快。但沸點(diǎn)高到一定程度后，就會(huì)因擴(kuò)散慢、或催化劑表面積炭快、或氣化不好等原因而出現(xiàn)相反的情況。但是單純靠餾程來預(yù)測(cè)原料裂化性能是不夠的，因?yàn)樵谕欢畏悬c(diǎn)范圍內(nèi)，不同原料的化學(xué)組成可以相差很大。MPCC5二、催化裂化原料的特性1．原料的餾程MPCC6二、催化裂化原料的特性2．特性因素K值特性因數(shù)K常用以劃分石油和石油餾分的化學(xué)組成，在評(píng)價(jià)催化原料的質(zhì)量上被普遍使用。它是由密度和平均沸點(diǎn)計(jì)算得到，也可以從計(jì)算特性因數(shù)的諾謨圖求出。K值有UOPK值和WatsonK值兩種。特性因數(shù)是一種說明催化裂化原料石蠟烴含量的指標(biāo)。K值高，原料的石蠟烴含量高；K值低，原料的石蠟烴含量低。但它在芳香烴和環(huán)烷烴之間則不能區(qū)分開。K的平均值，烷烴約為13，環(huán)烷烴約為11.5，芳烴約為10.5。大多數(shù)催化裂化原料的K值約在11.5~12.5。我國(guó)催化裂化原料K值大多在12.0以上。原料特性因素K值的高低，最能說明該原料的生焦傾向和裂化性能。原料的K值越高，它就越易于進(jìn)行裂化反應(yīng)，而且生焦傾向也越??；反之，原料的K值越低，它就難以進(jìn)行裂化反應(yīng)，而且生焦傾向也越大。MPCC6二、催化裂化原料的特性2．特性因素K值特性因數(shù)K常MPCC7二、催化裂化原料的特性3．原料油的殘?zhí)繗執(zhí)渴菍?shí)驗(yàn)室破壞蒸餾（油樣在不充足的空氣中燃燒）后剩留的物質(zhì)，是用來衡量催化裂化原料的非催化焦生成傾向的一種特性指標(biāo)，得到非常普遍的使用。作為催化裂化原料的餾分油的殘?zhí)恐岛艿?，一般不超過0.2%（質(zhì)），其膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量也很少。渣油的殘?zhí)恐递^高，在5%~27%（質(zhì)）之間，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量也很高。殘?zhí)恳话阌啥喹h(huán)芳烴縮合而成，而渣油中不僅含有大量芳烴，而且含有大量的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，而膠質(zhì)和瀝青質(zhì)也含有大量多環(huán)芳烴和雜環(huán)芳烴，因而實(shí)驗(yàn)室中分析出來的殘?zhí)?，也是一些加工過程中生焦的前身物質(zhì)。MPCC7二、催化裂化原料的特性3．原料油的殘?zhí)縈PCC8二、催化裂化原料的特性4．相對(duì)密度密度是物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值，物質(zhì)的密度是單位體積物質(zhì)在真空的質(zhì)量，其單位為g/cm3或kg/m3。物質(zhì)的相對(duì)密度是其密度與規(guī)定溫度下水的密度之比。因?yàn)樗?℃時(shí)的密度等于1.0000g/cm3，所以通常以4℃水為基準(zhǔn)。油品的體積隨溫度的變化而變化，因此，其密度應(yīng)標(biāo)明溫度。石油中各餾分的密度是隨著其餾程的升高而增大的，這是由于相對(duì)分子質(zhì)量的增大，但更重要的是由于較重的餾分中芳香烴的含量一般較高。文獻(xiàn)資料表明，各族烴類的密度是有相當(dāng)差別的。當(dāng)分子中碳原子數(shù)相同時(shí)，芳香烴的最大，環(huán)烷烴的次之，烷烴的最小，烯烴的稍大于烷烴。MPCC8二、催化裂化原料的特性4．相對(duì)密度MPCC9二、催化裂化原料的特性5．石油的元素組成世界上各種原油的性質(zhì)雖然千差萬別，但它們的元素組成是一致的,基本上是由碳、氫、硫、氮、氧五種元素組成，而且主要是碳和氫，占95%左右。它們?cè)谠椭械暮康囊话惴秶牵禾?3.0～87.0%

氫10.0～14.0%

硫0.05～8.00%

氮0.02～2.00%

氧0.05～2.00%

還有一些微量元素如釩、鎳、鐵、銅、鉛，非金屬元素如氯、硅、磷、砷等，這些元素雖然極為微量，但對(duì)石油煉制工藝過程影響很大。MPCC9二、催化裂化原料的特性5．石油的元素組成MPCC10二、催化裂化原料的特性5.1氫含量和氫碳比MPCC10二、催化裂化原料的特性5.1氫含量和氫碳比MPCC11二、催化裂化原料的特性MPCC11二、催化裂化原料的特性MPCC12二、催化裂化原料的特性MPCC12二、催化裂化原料的特性MPCC13二、催化裂化原料的特性MPCC13二、催化裂化原料的特性MPCC14二、催化裂化原料的特性對(duì)于結(jié)構(gòu)不同的烴類，碳數(shù)相同時(shí)，H/C的大小順序?yàn)椋和闊N＞環(huán)烷烴＞芳香烴烷烴與芳香烴的H/C差別較大，芳香烴隨環(huán)數(shù)的增加，H/C顯著減小?？傊琀/C包含了很有價(jià)值的結(jié)構(gòu)信息，H/C高的原油，其烷烴含量較高，芳烴尤其是多環(huán)芳烴含量較少。含氫量高、氫碳比大的原料有利于輕質(zhì)化，輕質(zhì)產(chǎn)物的產(chǎn)率比較高，重質(zhì)產(chǎn)物比較少。MPCC14二、催化裂化原料的特性對(duì)于結(jié)構(gòu)不同的烴類，碳數(shù)相MPCC15二、催化裂化原料的特性5.2硫含量原油中的硫分布主要是隨著餾分沸程的升高而增加，大部分硫集中在重餾分和渣油中。硫在原油中的主要存在形態(tài)：MPCC15二、催化裂化原料的特性5.2硫含量MPCC16二、催化裂化原料的特性MPCC16二、催化裂化原料的特性MPCC17二、催化裂化原料的特性MPCC17二、催化裂化原料的特性MPCC18二、催化裂化原料的特性5.3氮含量石油中的含氮化合物可分為：堿性含氮化合物：吡啶類、胺類、非堿性含氮化合物：吡咯類、酰胺類總氮(%)=堿性氮(%)+非堿性氮(%)MPCC18二、催化裂化原料的特性5.3氮含量MPCC19二、催化裂化原料的特性MPCC19二、催化裂化原料的特性MPCC20二、催化裂化原料的特性MPCC20二、催化裂化原料的特性MPCC212009年3月測(cè)定了一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品中的鐵含量，每個(gè)樣品測(cè)定10次二、催化裂化原料的特性MPCC212009年3月測(cè)定了一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品中的鐵含量，每MPCC22二、催化裂化原料的特性MPCC22二、催化裂化原料的特性MPCC23二、催化裂化原料的特性MPCC23二、催化裂化原料的特性MPCC24二、催化裂化原料的特性5.4重金屬含量

MPCC24二、催化裂化原料的特性5.4重金屬含量MPCC25二、催化裂化原料的特性MPCC25二、催化裂化原料的特性MPCC26二、催化裂化原料的特性MPCC26二、催化裂化原料的特性MPCC27二、催化裂化原料的特性5.5族組成

MPCC27二、催化裂化原料的特性5.5族組成MPCC28二、催化裂化原料的特性MPCC28二、催化裂化原料的特性MPCC29衡量催化裂化原料性質(zhì)的指標(biāo)：餾分組成化學(xué)組成殘?zhí)亢蚧衔镏亟饘俣?、催化裂化原料的特性MPCC29衡量催化裂化原料性質(zhì)的指標(biāo)：二、催化裂化原料的特MPCC30三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化原料（重質(zhì)餾分油）

1-3atm,480-530℃

有催化劑存在下

產(chǎn)品(氣體、液化氣、汽油、柴油、焦炭)流化催化裂化：FluidCatalyticCracking(FCC)MPCC30三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化原料（重質(zhì)餾分油）MPCC31催化裂化產(chǎn)物干氣C1~C3C3≯3.5%液化氣C2~C5C2≯2%C5≯2%

汽油C5~C11干點(diǎn)≯203℃柴油C10~C2095%餾出溫度351~363℃油漿焦炭

三、催化裂化的產(chǎn)物MPCC31催化裂化產(chǎn)物干氣C1~C3MPCC32氣體（干氣、液化氣）1催化裂化氣體原先只是生產(chǎn)汽油過程中的副產(chǎn)物，其中的C3、C4餾分（液態(tài)烴）占絕大部分，主要作家用液化氣和烷基化的原料。近幾年開發(fā)的DCC、MGG、MIO等過程，將氣體也作為目的產(chǎn)物之一，其產(chǎn)率明顯較高，氣體中的丙烯和異丁烯、異戊烯是合成高分子聚合物和高辛烷值組分的原料。三、催化裂化的產(chǎn)物MPCC32氣體（干氣、液化氣）1催化裂化氣體原先只是生產(chǎn)汽MPCC33三、催化裂化的產(chǎn)物MPCC33三、催化裂化的產(chǎn)物MPCC34汽油餾分2三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化汽油產(chǎn)率一般約為40~60%，含有較多的烯烴、異構(gòu)烷烴和芳烴，所以辛烷值較高，一般為80左右（MON）。目前，一催化裝置汽油辛烷值在88~90（MON）之間，二催化裝置汽油辛烷值在92~94（MON）之間。MPCC34汽油餾分2三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化汽油產(chǎn)率一般MPCC35三、催化裂化的產(chǎn)物一般地，異構(gòu)烷烴、異構(gòu)烯烴、芳香烴的辛烷值較高。從保護(hù)環(huán)境角度，則要控制汽油中烯烴和芳香烴的含量。汽油的理想組成過去：?jiǎn)渭儚男镣橹狄?，理想組成是異構(gòu)烷烴、芳香烴和烯烴目前：既要考慮辛烷值，又要滿足環(huán)保要求，理想組成主要是異構(gòu)烷烴煉油工藝的發(fā)展是與汽油理想組成要求相適應(yīng)的。MPCC35三、催化裂化的產(chǎn)物一般地，異構(gòu)烷烴、異構(gòu)烯烴、芳MPCC36柴油餾分3三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化柴油餾分只是柴油的質(zhì)量最差的組分，在最大輕質(zhì)油產(chǎn)率的條件下，柴油的產(chǎn)率只有20~30%，當(dāng)按多產(chǎn)柴油方案生產(chǎn)時(shí)，可提高至35%左右。柴油其中含有40~50%的芳烴，十六烷值較直餾柴油低得多，通常只有35左右而且硫含量偏高，需要進(jìn)行加氫精制再與直餾柴油等調(diào)和后才能作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料使用。MPCC36柴油餾分3三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化柴油餾分只是MPCC37油漿餾分3三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化油漿餾分中含有少量的催化劑細(xì)粉，一般不作為產(chǎn)品，可油漿回?zé)?。也可生產(chǎn)部分澄清油（閃蒸柴油）。催化油漿含有較多的重芳烴和膠質(zhì)，其粘度低，經(jīng)脫除固體顆粒物后，適合作燃料油或船用燃料油調(diào)和組分。焦炭4焦炭是催化裂化的產(chǎn)物，沉積在催化劑上，但不能作為產(chǎn)品。MPCC37油漿餾分3三、催化裂化的產(chǎn)物催化裂化油漿餾分中含MPCC38四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)催化裂化過程中的化學(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。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)變得更復(fù)雜化。

MPCC38四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)催化裂化過程中的化學(xué)反MPCC39裂化反應(yīng)

1四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)

2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)

3芳構(gòu)化反應(yīng)

4歧化、疊合及烷基化等反應(yīng)

5催化裂化的主要反應(yīng)

MPCC39裂化反應(yīng)1四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)MPCC40四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)催化裂化中各類單體烴的反應(yīng)

烷烴1主要發(fā)生分解反應(yīng)，分解成較小分子的烷烴和烯烴。例如：C16H34→C8H16+C8H18生成的烷烴又可以繼續(xù)分解成更小的分子。烷烴分解時(shí)，都從中間的C—C鍵處斷裂，而且分子越大也越易斷裂，異構(gòu)烷烴的反應(yīng)速度比正構(gòu)烷烴的快。

MPCC40四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)催化裂化中各類單體烴的MPCC41烯烴2四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)主要是分解反應(yīng)，還有其它幾種反應(yīng)：①分解反應(yīng)：分解為兩個(gè)較小分子的烯烴。烯烴的分解反應(yīng)速度比烷烴快得多，大分子烯烴的分解速度比小分子的快，異構(gòu)烯烴的分解速度比正構(gòu)烯烴的快。②異構(gòu)化反應(yīng)：a.分子骨架結(jié)構(gòu)改變，正構(gòu)烯烴變成異構(gòu)烯烴；b.分子中的雙鍵向中間位置轉(zhuǎn)移。③氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)：一方面某些烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴；另一方面，給出氫的化合物則轉(zhuǎn)化為芳烴或縮合程度更高的分子，甚至縮合至焦炭。④芳構(gòu)化反應(yīng)：烯烴環(huán)化并脫氫生成芳烴。MPCC41烯烴2四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)主要是分解反應(yīng)，MPCC42環(huán)烷烴3四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)環(huán)烷烴的環(huán)可斷裂生成烯烴，烯烴再繼續(xù)進(jìn)行上述各項(xiàng)反應(yīng)。環(huán)烷烴也能通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化成芳烴。帶側(cè)鏈的五元環(huán)烷烴也可以異構(gòu)化成六元環(huán)烷烴，再進(jìn)一步脫氫生成芳烴。

芳烴4芳烴核在催化裂化條件下十分穩(wěn)定。但連接在苯核上的烷基側(cè)鏈則很容易斷裂生成較小分子烯烴，而且斷裂的位置主要是發(fā)生在側(cè)鏈同苯核連接的鍵上。多環(huán)芳烴的裂化反應(yīng)速度很低，他們的主要反應(yīng)是縮合成稠環(huán)芳烴，最后生成焦炭，同時(shí)放出氫使烯烴飽和。MPCC42環(huán)烷烴3四、催化裂化的主要化學(xué)反應(yīng)環(huán)烷烴的環(huán)可斷MPCC43五、MIP工藝技術(shù)簡(jiǎn)介多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的催化裂化工藝（MIP–MaximizingIso-Paraffins）是中國(guó)石化北京石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的一項(xiàng)催化裂化新工藝。該工藝技術(shù)設(shè)置兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，采用串聯(lián)式提升管反應(yīng)器和適宜的工藝條件，在不同的反應(yīng)區(qū)實(shí)現(xiàn)裂化、氫轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化及芳構(gòu)化反應(yīng)以達(dá)到降低汽油烯烴含量的目的。在降低催化汽油烯烴含量的同時(shí)，其研究法辛烷值（RON）及馬達(dá)法辛烷值（MON）均略有提高，汽油的安定性得到改善，同時(shí)汽油中的硫含量有所下降。產(chǎn)品分布中油漿產(chǎn)率有所降低，總液收略有提高。若將整體反應(yīng)苛刻度提高，可適當(dāng)兼顧多產(chǎn)丙烯的要求。MIP與常規(guī)催化裂化裝置相比，操作難度基本相當(dāng)，能耗較常規(guī)催化略有降低。

MPCC43五、MIP工藝技術(shù)簡(jiǎn)介多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的催化裂化工藝MPCC44五、MIP工藝技術(shù)簡(jiǎn)介MPCC44五、MIP工藝技術(shù)簡(jiǎn)介