第四章3催化裂化_催化劑

1、工業(yè)催化劑制造與應用工業(yè)催化劑制造與應用授課班級：精化授課班級：精化30913091、2 2班班授課教師：張小麗授課教師：張小麗第四章第四章 常用工業(yè)催化劑常用工業(yè)催化劑第三節(jié)、催化裂化催化劑第三節(jié)、催化裂化催化劑一、概述一、概述v1 1、催化裂化的概念、催化裂化的概念v催化裂化催化裂化：指在催化劑的作用下，將原油中的重：指在催化劑的作用下，將原油中的重質餾分裂化成輕質油產(chǎn)品的技術，主要是將沸點質餾分裂化成輕質油產(chǎn)品的技術，主要是將沸點高于汽油、柴油沸程的烴類化合物轉化為汽油、高于汽油、柴油沸程的烴類化合物轉化為汽油、柴油。柴油。v催化裂化是目前石油煉制工業(yè)中最重要的二次加催化裂化是目前石油煉

2、制工業(yè)中最重要的二次加工過程，也是重油輕質化的核心工藝工過程，也是重油輕質化的核心工藝 ，是提高原，是提高原油加工深度、增加輕質油收率的重要手段。油加工深度、增加輕質油收率的重要手段。一、概述一、概述v2.2.催化裂化主反應催化裂化主反應一、概述一、概述v 3.3.催化裂化的產(chǎn)品及反應條件催化裂化的產(chǎn)品及反應條件v （1 1）產(chǎn)品分布及特點：）產(chǎn)品分布及特點： 氣體氣體: 10: 1020%20%，主要是，主要是C C3 3、C C4 4，烯烴含量很高，烯烴含量很高 汽油汽油: 30: 3060%60%之間，之間， C C5 5-C-C9 9的烷烴為主。的烷烴為主。 柴油柴油: 0: 040%

3、40%， C C9 9-C-C1818 的烷烴、環(huán)烷烴或芳烴。的烷烴、環(huán)烷烴或芳烴。 油漿：油漿： 0 010%10%，難于裂解的稠環(huán)芳烴和膠質、瀝青質、，難于裂解的稠環(huán)芳烴和膠質、瀝青質、 催化劑粉末。催化劑粉末。 焦炭焦炭: 5%: 5%10%10%，C:H=1:0.3C:H=1:0.31 1 。 v （2 2）反應條件：）反應條件：460460530530，2 24atm4atm，催化劑。，催化劑。二、催化裂化催化劑二、催化裂化催化劑v1.1.催化裂化催化劑的種類、組成催化裂化催化劑的種類、組成 工業(yè)上廣泛使用的裂化催化劑可分為兩大類：工業(yè)上廣泛使用的裂化催化劑可分為兩大類：v（1 1）

4、無定型硅酸鋁：無定型硅酸鋁：包括天然白土、合成低鋁包括天然白土、合成低鋁 硅酸鋁、合成高鋁硅酸鋁硅酸鋁、合成高鋁硅酸鋁v（2 2）結晶型硅鋁酸鹽：結晶型硅鋁酸鹽：即分子篩催化劑即分子篩催化劑二、催化裂化催化劑二、催化裂化催化劑v2.2.催化裂化催化劑的密度催化裂化催化劑的密度 真實密度：一般為真實密度：一般為 22.2g/cm3 顆粒密度：一般是顆粒密度：一般是 0.91.2g/cm3 堆積密度：一般為堆積密度：一般為 0.50.8g/cm3 v催化劑的堆積密度常用來計算催化劑的體積和重催化劑的堆積密度常用來計算催化劑的體積和重量，而催化劑的顆粒密度對催化劑的流化性能有量，而催化劑的顆粒密度對

5、催化劑的流化性能有影響。影響。二、催化裂化催化劑二、催化裂化催化劑v3.3.催化劑穩(wěn)定性催化劑穩(wěn)定性v（1 1）穩(wěn)定性定義）穩(wěn)定性定義 穩(wěn)定性穩(wěn)定性：既催化劑在使用過程中保持活性的能：既催化劑在使用過程中保持活性的能力。指催化劑耐高溫和水蒸氣老化的性能，由水力。指催化劑耐高溫和水蒸氣老化的性能，由水熱處理前后活性比較來評價。熱處理前后活性比較來評價。二、催化裂化催化劑二、催化裂化催化劑v3.3.催化劑穩(wěn)定性催化劑穩(wěn)定性v（2 2）催化劑穩(wěn)定性的評價）催化劑穩(wěn)定性的評價 分子篩的穩(wěn)定性與分子篩的穩(wěn)定性與 SiSi/Al /Al 比有關，高則穩(wěn)比有關，高則穩(wěn)定性好；定性好； 沸石分子篩的載體性能對

6、催化劑穩(wěn)定性也沸石分子篩的載體性能對催化劑穩(wěn)定性也有很大影響。有很大影響。二、催化裂化催化劑二、催化裂化催化劑v4.4.催化劑選擇性催化劑選擇性v（1 1）定義定義：表示催化劑增加目的產(chǎn)品和減少副產(chǎn)表示催化劑增加目的產(chǎn)品和減少副產(chǎn)品的選擇反應能力；品的選擇反應能力；v（2 2）表示方法表示方法：“汽油產(chǎn)率汽油產(chǎn)率/ /轉化率轉化率”或或“焦炭焦炭產(chǎn)率產(chǎn)率/ /轉化率轉化率”來表示；來表示； v（3 3）分子篩催化劑的選擇性優(yōu)于無定型硅酸鋁。）分子篩催化劑的選擇性優(yōu)于無定型硅酸鋁。二、催化裂化催化劑二、催化裂化催化劑v5.5.催化劑的中毒或污染催化劑的中毒或污染 （1 1）定義：）定義：原料中的

7、金屬鹽類會沉積在催化劑表面，使原料中的金屬鹽類會沉積在催化劑表面，使催化劑的活性和選擇性下降，稱為催化劑中毒或污染。催化劑的活性和選擇性下降，稱為催化劑中毒或污染。v（2 2）PI=0.1(14Ni+4V+Fe+Cu) 單位：單位：PPm PI1000 輕度污染輕度污染 1000 PI3000 中度污染中度污染 3000 PI10000 嚴重污染嚴重污染1/2三、催化裂化催化劑助劑三、催化裂化催化劑助劑v1 1辛烷值助劑辛烷值助劑v（1 1）活性組分活性組分：是一種中孔有形分子篩，最常用是一種中孔有形分子篩，最常用的是的是ZSM-5ZSM-5分子篩；分子篩； v（2 2）主要功能主要功能：是有

8、選擇性地把一些裂化生成的、是有選擇性地把一些裂化生成的、辛烷值很低的正構辛烷值很低的正構C C7 7C C1313烷烴選擇性裂化生成辛烷烴選擇性裂化生成辛烷值高的烷值高的C C3 3C C5 5烯烴，使烯烴，使C C4 4、C C5 5異構物比例增大，異構物比例增大，從而提高了汽油的辛烷值。從而提高了汽油的辛烷值。三、催化裂化催化劑助劑三、催化裂化催化劑助劑v1.1.辛烷值助劑辛烷值助劑v（3 3）結構：）結構：三、催化裂化催化劑助劑三、催化裂化催化劑助劑v1.1.辛烷值助劑辛烷值助劑v（4 4）用量用量：辛烷值助劑的加入量約為系統(tǒng)催化劑辛烷值助劑的加入量約為系統(tǒng)催化劑藏量的藏量的1020%，

9、補充量為，補充量為0.10.4kg/t原料油。原料油。v（5 5）效果效果：加入辛烷值助劑以后，汽油的辛烷值加入辛烷值助劑以后，汽油的辛烷值可提高可提高1.51.52 2個單位個單位 ；一般情況下輕質油收率降一般情況下輕質油收率降低低1.52.5%。三、催化裂化催化劑助劑三、催化裂化催化劑助劑v2. 2. 金屬鈍化劑金屬鈍化劑v（1 1）定義：抑制金屬對油的各種影響的添加劑。）定義：抑制金屬對油的各種影響的添加劑。 v（2 2）作用：）作用： 用來抑制活性金屬離子（銅、鐵、鎳、錳等）對用來抑制活性金屬離子（銅、鐵、鎳、錳等）對油品氧化的催化作用的物質。油品氧化的催化作用的物質。 在重油催化裂化

10、中，用來抑制油中所含重金屬在重油催化裂化中，用來抑制油中所含重金屬（鎳、釩、銅等）對催化劑活性的影響的物質，常用的為（鎳、釩、銅等）對催化劑活性的影響的物質，常用的為銻的化合物。銻的化合物。 三、催化裂化催化劑助劑三、催化裂化催化劑助劑v2. 2. 金屬鈍化劑金屬鈍化劑v （3 3）類型：工業(yè)上使用的主要有）類型：工業(yè)上使用的主要有銻型銻型、鉍型鉍型和和錫型。錫型。v （4 4）作用：銻型和鉍型主要是鈍鎳，而錫型主要是鈍釩。）作用：銻型和鉍型主要是鈍鎳，而錫型主要是鈍釩。目前使用比較廣泛的是銻型鈍化劑；目前使用比較廣泛的是銻型鈍化劑； v （5 5）用量：鈍化劑的加入量以催化劑上的銻）用量：鈍

11、化劑的加入量以催化劑上的銻/ /鎳比為鎳比為0.30.31.0 1.0 為宜。為宜。三、催化裂化催化劑助劑三、催化裂化催化劑助劑v 3. CO助燃劑助燃劑v （1）作用：促進煙氣中的）作用：促進煙氣中的CO氧化成氧化成CO2 ；v （2）活性組分：主要是鉑、鈀等貴金屬，）活性組分：主要是鉑、鈀等貴金屬，v （3）載體：以）載體：以Al2O3或或SiO2-Al2O3作為載體。作為載體。四、催化裂化催化劑的失活四、催化裂化催化劑的失活v1 1水熱失活水熱失活v2 2結焦失活結焦失活v3 3毒物引起的失活毒物引起的失活v1 1水熱失活水熱失活 表面結構發(fā)生變化，比表面積減小、孔容減表面結構發(fā)生變化，

12、比表面積減小、孔容減小、分子篩的晶體結構破壞。小、分子篩的晶體結構破壞。 v2 2結焦失活結焦失活 催化裂化反應生成的焦炭沉積在催化劑的表催化裂化反應生成的焦炭沉積在催化劑的表面上，覆蓋催化劑表面的活性中心，使催化劑的面上，覆蓋催化劑表面的活性中心，使催化劑的活性和選擇性下降；活性和選擇性下降； 四、催化裂化催化劑的失活四、催化裂化催化劑的失活四、催化裂化催化劑的失活四、催化裂化催化劑的失活v3 3毒物引起的失活毒物引起的失活v裂化催化劑的毒物主要是某些金屬裂化催化劑的毒物主要是某些金屬( (鐵、鎳、銅、鐵、鎳、銅、釩等重金屬及鈉釩等重金屬及鈉) )和堿性氮化物；和堿性氮化物；v重金屬在裂化催化劑上的沉積會降低催化劑的活重金屬在裂化催化劑上的沉積會降低催化劑的活性和選擇性。性和選擇性。鎳起著脫氫催鎳起著脫氫催化劑的作用化劑的作用釩會破壞分子篩釩會破壞分子篩的晶體并使催化的晶體并使催化劑的活性下降劑的活性下降五、催化裂化催化劑的再生五、催化裂化催化劑的再生v通過再生只能恢復催化劑由于結焦而喪失的活性，通過再生只能恢復催化劑由于結焦而喪失的活性，但不能恢復由于結