催化裂化-催化裂化反應(yīng)原理（石油加工課件）

催化裂化反應(yīng)操作的影響因素催化裂化反應(yīng)操作的影響因素反應(yīng)溫度反應(yīng)時間劑油比反應(yīng)壓力催化裂化反應(yīng)操作的影響因素反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度對反應(yīng)速度、產(chǎn)品分布、產(chǎn)品質(zhì)量都有極大的影響。一方面，反應(yīng)溫度高則反應(yīng)速度增大。另一方面，反應(yīng)溫度可以通過對各類反應(yīng)速率大小來影響產(chǎn)品的分布和質(zhì)量。升高溫度：分解反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)結(jié)果：汽油中的烯烴和芳烴含量增加，所以汽油辛烷值得到提高。催化裂化反應(yīng)操作的影響因素空速和反應(yīng)時間空速：每小時進入反應(yīng)器的原料油量與反應(yīng)器藏量之比。空速越高就意味著反應(yīng)時間越短，反之反應(yīng)時間越長。提升管反應(yīng)器的反應(yīng)時間：是指油氣在提升管內(nèi)的停留時間。反應(yīng)時間是由提升管的容積和進料總量決定的。生產(chǎn)中反應(yīng)時間是變化的，進料量的變化及其他條件引起的轉(zhuǎn)化率的變化，都會引起反應(yīng)時間的變化。催化裂化反應(yīng)操作的影響因素反應(yīng)壓力油氣分壓的影響當(dāng)其條件不變時，提高反應(yīng)器的油氣分壓，可提高轉(zhuǎn)化率，但同時焦炭產(chǎn)率增加，汽油產(chǎn)率下降。系統(tǒng)壓力的影響系統(tǒng)壓力高可以提高燒焦速度，減少再生器藏量，提高煙氣能量回收系統(tǒng)的效率。工業(yè)上，提升管催化裂化沉降器頂部常用的壓力一般為0.12~0.2MPa。催化裂化反應(yīng)操作的影響因素劑油比劑油比是單位時間內(nèi)進入反應(yīng)器的催化劑量（即催化劑循環(huán)量）與總進料量之比。提高劑油比，則催化劑上積炭少，催化劑活性下降小，轉(zhuǎn)化率增加。工業(yè)上一般劑油比為5-10，改變劑油比最靈敏的方法是調(diào)節(jié)再生催化劑的溫度和調(diào)節(jié)原料預(yù)熱溫度。思政小課堂不僅需要關(guān)注技術(shù)本身，學(xué)會自我情緒控制與管理也是合格職場人的必備素質(zhì)人本身也是影響生產(chǎn)結(jié)果的重要因素之一。在優(yōu)秀的企業(yè)管理案例中，為了保證安全生產(chǎn)，通常需要職工保持良好的情緒狀態(tài)。有研究證明，良好的工作情緒不僅可以提升工作效率，還可以減少事故發(fā)生的概率。催化裂化反應(yīng)原理一、單體烴催化裂化的化學(xué)反應(yīng)（1）烷烴烷烴主要發(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

一、單體烴催化裂化的化學(xué)反應(yīng)（2）烯烴分解反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)一、單體烴催化裂化的化學(xué)反應(yīng)（3）環(huán)烷烴環(huán)烷烴的環(huán)可斷裂生成烯烴；環(huán)烷烴帶有長側(cè)鏈，則側(cè)鏈本身會發(fā)生斷裂生成環(huán)烷烴和烯烴；環(huán)烷烴可以通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化為芳烴；帶側(cè)鏈的五員環(huán)烷烴可以異構(gòu)化成六員環(huán)烷烴，并進一步脫氫生成芳烴。一、單體烴催化裂化的化學(xué)反應(yīng)（4）芳香烴多環(huán)芳烴的裂化反應(yīng)速度很低，它們的主要反應(yīng)是縮合成稠環(huán)芳烴，進而轉(zhuǎn)化為焦炭，同時放出氫使烯烴飽和。二、催化裂化的主要特征反應(yīng)裂化反應(yīng)：使大分子分解為小分子的烴類，這是催化裂化工藝成為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的根本依據(jù)；氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)：使催化汽油飽和度提高、安定性好；異構(gòu)化、芳構(gòu)化反應(yīng)：是催化汽油辛烷值高的重要原因；縮合反應(yīng)：生焦、生碳的主要原因。三、催化裂化的熱效應(yīng)在催化裂化條件下，最主要的反應(yīng)——裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其他一些反應(yīng)，有的雖屬放熱反應(yīng)，但是熱效應(yīng)較小，因此，就整個催化裂化過程而言是吸熱過程。欲使反應(yīng)在一定條件下進行下去，必須不斷向反應(yīng)系統(tǒng)提供足夠的熱量。四、石油餾分的催化裂化

1.各烴類之間的競爭吸附和反應(yīng)的阻滯作用烷烴單環(huán)環(huán)烷烴單烷基單環(huán)芳烴烯烴稠環(huán)環(huán)烷烴稠環(huán)芳烴吸附能力的大小順序化學(xué)反應(yīng)速度的順序

稠環(huán)芳烴正構(gòu)烷烴小分子單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴單烷基單環(huán)芳烴異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴

大分子單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴烯烴結(jié)論：環(huán)烷烴有一定的吸附能力，又具有適宜的反應(yīng)速度，富含環(huán)烷烴的石油餾分是催化裂化的理想原料。四、石油餾分的催化裂化

2.石油餾分的催化裂化反應(yīng)是復(fù)雜的平行—順序反應(yīng)催化裂化反應(yīng)屬于平行—順序反應(yīng)。二次反應(yīng)：原料油可直接裂化為汽油或氣體，屬于一次反應(yīng)，汽油又可進一步裂化生成氣體。石油餾分的催化裂化反應(yīng)（虛線表示不重要的反應(yīng)）重要特點：反應(yīng)深度對產(chǎn)品產(chǎn)率分布有重大影響。轉(zhuǎn)化率＝氣體、汽油、焦炭產(chǎn)率之和。思政小課堂外操崗位和內(nèi)操崗位需要相互配合，服從統(tǒng)一指揮才能完成工藝的生產(chǎn)任務(wù)。在復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)中有競爭協(xié)作關(guān)系，在人的工作關(guān)系中也是如此。課后問答催化裂化的主要特征反應(yīng)有哪些，分別是什么作用？催化裂化催化劑一、裂化催化劑的種類、組成和結(jié)構(gòu)（1）無定型硅酸鋁催化劑主要成分氧化鋁

氧化硅

種類低鋁

（含Al2O310%~13%）

高鋁

（含Al2O3約25%）

硅酸鋁催化劑的組成

12

10

615℃灼燒減量0.03

0.01

Na2O

0.5

0.2

SO4=

25

13

Al2O3

0.05

0.05

Fe2O3

74

86

Si2O3

高鋁低鋁組分高鋁低鋁組分，質(zhì)量%

其中Al2O3、Si2O3及少量水分是必要的活性組分。硅酸鋁催化劑的表面具有酸性，并形成許多酸性中心，催化劑的活性就來源于這些酸性中心。分子篩又稱為泡沸石。特點：多孔性物質(zhì)、晶格結(jié)構(gòu)排列整齊均勻、孔徑大小一定。一、裂化催化劑的種類、組成和結(jié)構(gòu)（2）結(jié)晶型硅酸鋁（分子篩）催化劑組成及晶體結(jié)構(gòu)

A型

X型

Y型絲光沸石常用分子篩

X型

Y型沸石

X型、Y型分子篩的結(jié)構(gòu)二、催化劑的使用性能

活性、選擇性、穩(wěn)定性和抗重金屬污染性以及密度，流化性能和抗磨性能，是評定催化劑性能的重要指標(biāo)。使用性能活性

密度

選擇性

穩(wěn)定性

流化性能和抗磨性能

抗重金屬污染性能

三、裂化催化劑的失活與再生（1）裂化催化劑失活的原因催化劑的失活：在反應(yīng)——再生過程中，裂化催化劑的活性和選擇性不斷下降的過程。失活原因結(jié)焦失活水熱失活毒物引起的失活三、裂化催化劑的失活與再生（2）裂化催化劑的再生催化劑再生反應(yīng)：就是用空氣中的氧燒去沉積的焦炭的反應(yīng)。再生劑的含炭量：硅酸鋁催化劑，要求含炭量小于0.5%;

分子篩催化劑，要求含炭量小于0.2%。催化劑的再生過程決定著整個裝置的熱平衡和生產(chǎn)能力。請回答催化裂化催化劑失活的原因有哪些？催化劑再生過程的原理是什么？四、分子篩催化劑與無定形硅酸鋁催化劑比較分子篩催化劑與無定形硅酸鋁催化劑的性能比較低長差（焦炭產(chǎn)率高）較差較低（約600℃）較低較弱可在0.5%左右裂解和異構(gòu)活性高短（約1～4秒）好（焦炭產(chǎn)率低）好高（約700℃）很高較強不大于0.2%

活性所需反應(yīng)時間選擇性對熱穩(wěn)定性再生溫度氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性抗重金屬穩(wěn)定性對再生催化劑含炭量的要求無定形硅酸鋁分子篩催化劑