化裂化裝置基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)資料

1、1800萬(wàn)噸油品質(zhì)量升級(jí)改造項(xiàng)目350萬(wàn)噸/年催化裂化裝置基礎(chǔ)知識(shí)（培訓(xùn)教材）金陵分公司項(xiàng)目經(jīng)理部2011年2月目 錄第一章催化緒論11.1概述11.2催化裂化裝置的組成21.3催化裂化裝置的地位和作用3第二章原料、產(chǎn)品、催化劑及助劑42.1催化裂化的原料來(lái)源42.2原料性質(zhì)對(duì)催化裂化的影響52.3催化裂化產(chǎn)品82.3.1汽油82.3.2輕柴油92.3.3干氣和液態(tài)烴102.3.4油漿102.4催化裂化催化劑102.4.1催化劑的化學(xué)組成112.4.2催化劑的使用性能122.5催化裂化助劑16第三章反應(yīng)再生系統(tǒng)193.1催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)及影響193.1.1催化裂化的化學(xué)反應(yīng)193.1

2、.2熱裂化反應(yīng)及其影響213.2催化裂化再生系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)及影響223.2.1焦炭的組成223.2.2焦炭燃燒的化學(xué)反應(yīng)233.2.3催化劑再生的影響因素及簡(jiǎn)要分析233.3流化原理及基本知識(shí)253.4反應(yīng)再生系統(tǒng)的主要類型293.4.1反應(yīng)系統(tǒng)類型293.4.2再生系統(tǒng)類型303.4.3反應(yīng)再生系統(tǒng)303.5本裝置工藝技術(shù)方案選擇323.5.1MIP工藝技術(shù)介紹323.5.2MIP技術(shù)特點(diǎn)和要求323.5.3催化劑的選擇333.5.4反應(yīng)工藝技術(shù)特點(diǎn)343.5.5再生工藝技術(shù)特點(diǎn)353.5.6采用外取熱技術(shù)353.5.7其它輔助系統(tǒng)363.6反應(yīng)再生系統(tǒng)的工藝流程363.7主要工藝參數(shù)控制3

3、83.7.1反應(yīng)部分操作參數(shù)及調(diào)節(jié)383.7.2再生部分操作參數(shù)及調(diào)節(jié)41第四章分餾系統(tǒng)454.1精餾過(guò)程原理454.2分餾系統(tǒng)工藝特點(diǎn)及流程474.2.1分餾系統(tǒng)工藝特點(diǎn)474.2.2分餾系統(tǒng)工藝流程484.3分餾系統(tǒng)主要工藝參數(shù)控制494.4分餾系統(tǒng)的影響514.4.1分餾與反應(yīng)的相互影響514.4.2分餾與吸收穩(wěn)定相互影響52第五章吸收穩(wěn)定系統(tǒng)535.1吸收解吸的原理545.2吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的工藝流程555.3吸收穩(wěn)定系統(tǒng)控制方案56催化裂化裝置設(shè)備培訓(xùn)材料59第六章反應(yīng)-再生系統(tǒng)設(shè)備596.1反應(yīng)器和沉降器596.1.1提升管反應(yīng)器的形式596.1.2提升管反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)606.1.3提升

4、管出口快速分離器616.1.4沉降器616.1.5汽提段626.2再生器626.2.1燒焦罐式再生系統(tǒng)626.2.2輔助燃燒室646.2.3主風(fēng)分布器646.2.4集氣室656.2.5取熱器656.3旋風(fēng)分離器676.3.1一、二級(jí)旋風(fēng)分離器676.3.2三旋696.4特殊閥門706.4.1特種閥門的定義716.4.2特種閥門的性能及優(yōu)點(diǎn)716.4.3電液冷壁雙動(dòng)滑閥716.4.4電液?jiǎn)蝿?dòng)滑閥726.4.5煙機(jī)入口高溫蝶閥736.4.6阻尼單向閥736.4.7氣壓機(jī)入口蝶閥736.4.8氣壓機(jī)出口氣動(dòng)閘閥736.4.9待生、再生、雙動(dòng)滑閥的易發(fā)故障及排除對(duì)策746.4.10高溫蝶閥的易發(fā)故障及

5、排除對(duì)策756.5余熱鍋爐75第七章分餾系統(tǒng)設(shè)備767.1分餾塔767.1.1 塔盤(pán)767.1.2 塔底人字擋板777.1.3 側(cè)線抽出口777.2油氣分離器787.3油漿蒸汽發(fā)生器78第八章吸收穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)備798.1 吸收塔798.2解吸塔798.3再吸收塔808.4重沸器80第九章旋轉(zhuǎn)設(shè)備819.1機(jī)泵819.1.1 離心泵的工作原理819.1.2 離心泵的基本構(gòu)成829.1.3 離心泵的性能曲線839.1.4 其它類型泵849.1.5 油漿泵859.2主風(fēng)機(jī)859.2.1 離心式主風(fēng)機(jī)及其性能869.2.2 軸流式主風(fēng)機(jī)及其性能879.3煙氣輪機(jī)909.3.1 煙氣輪機(jī)特點(diǎn)909.3.2

6、 煙氣輪機(jī)的工作原理919.3.3 煙氣輪機(jī)輪盤(pán)冷卻和密封929.4富氣壓縮機(jī)939.4.1 壓縮機(jī)主要部件的作用939.4.2 軸的密封裝置949.4.3 離心式壓縮機(jī)的性能曲線及調(diào)節(jié)方法949.5 汽輪機(jī)959.5.1 汽輪機(jī)特點(diǎn)959.5.2 工作原理969.5.3 汽輪機(jī)基本構(gòu)造96附 錄 流程圖第一章 催化緒論1.1 概述催化裂化技術(shù)是伴隨人們對(duì)汽油數(shù)量和質(zhì)量的不斷需求而逐步創(chuàng)新和發(fā)展的。目前，流化催化裂化是煉油工業(yè)中重要的二次加工工藝之一，它能使重質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)目的產(chǎn)品和高辛烷值汽油，經(jīng)濟(jì)效益很高。我國(guó)流化催化裂化始于20世紀(jì)60年代，1965年我國(guó)第一套60萬(wàn)噸/年同高并列式流

7、化催化裂化在撫順投產(chǎn)，此后我國(guó)建成投產(chǎn)了多套屬均密相床層反應(yīng)器的同高并列式催化裂化裝置。隨著催化劑和催化裂化工藝技術(shù)的進(jìn)展，提升管催化裂化技術(shù)在我國(guó)得到了蓬勃發(fā)展。20世紀(jì)80年代初，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，受原油變重和提高煉廠經(jīng)濟(jì)效益的雙重壓力，重油催化裂化應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)80年代末，我國(guó)又引進(jìn)了美國(guó)的渣油催化裂化技術(shù)。再通過(guò)科研院所、大專院校以及生產(chǎn)單位多年的合力攻關(guān)和生產(chǎn)實(shí)踐，我國(guó)掌握了催化劑多種形式再生、內(nèi)外取熱、高溫取熱、原料高效霧化、重金屬鈍化、直連式提升管快速分離、催化劑多段汽提、催化劑預(yù)提升、富氧再生和新型多功能催化劑制備等一系列重要催化裂化的基本技術(shù)，同時(shí)系統(tǒng)積累了行之有效的

8、操作經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)，為了提高柴汽比、降低汽油烯烴含量和增產(chǎn)丙烯等目的，開(kāi)發(fā)了多產(chǎn)液化氣和柴油的MGD工藝、多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的MIP工藝、靈活雙效的FDFCC工藝、兩段提升管工藝、增產(chǎn)丙烯的DCC工藝和ARGG工藝等，這些工藝不僅推動(dòng)了催化裂化技術(shù)的進(jìn)步，也不斷滿足了煉油廠新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量的需求。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，催化裂化及相關(guān)的工藝技術(shù)、催化劑制造、設(shè)備制造、生產(chǎn)管理等各個(gè)方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。催化裂化裝置所加工的原料范圍很寬，從餾分油、常壓渣油到摻煉減壓渣油以及多種二次加工油等。催化劑再生技術(shù)也隨之發(fā)展，掌握了三種床層（鼓泡床、湍流床、快速床），兩種方式（完全和不完全燃燒）以及單段和兩段

9、（單個(gè)再生器和兩個(gè)再生器）等各種組合方式。1.2 催化裂化裝置的組成催化裂化是最復(fù)雜的煉油工藝過(guò)程之一。催化裂化裝置的構(gòu)成一般包括：反應(yīng)再生部分、主風(fēng)機(jī)部分、分餾部分、氣壓機(jī)部分、吸收穩(wěn)定部分、余熱鍋爐部分和低溫?zé)崂貌糠?。有的裝置還包括汽油脫硫醇等產(chǎn)品精制部分。(一) 反應(yīng)再生系統(tǒng)反應(yīng)再生系統(tǒng)是催化裂化裝置的核心所在，反應(yīng)和再生過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的。原料油的裂化和催化劑的再生均在此部分完成。各產(chǎn)品的產(chǎn)率和催化劑的再生效果均由反應(yīng)再生部分所決定。該系統(tǒng)由反應(yīng)部分和再生部分組成，包括反應(yīng)沉降器、提升管反應(yīng)器、再生器、內(nèi)外取熱器、催化劑罐、助燃劑和鈍化劑加入設(shè)施及反再系統(tǒng)特殊閥門等。(二) 分餾系統(tǒng)催

10、化裂化分餾系統(tǒng)主要由分餾塔、柴油汽提塔、原料油緩沖罐、回?zé)捰凸抟约八斢蜌饫淠鋮s系統(tǒng)、各中段循環(huán)回流及產(chǎn)品熱量回收系統(tǒng)組成。其主要任務(wù)是將反應(yīng)系統(tǒng)的高溫油氣脫過(guò)熱后，根據(jù)各組分的沸點(diǎn)的不同切割為富氣、汽油、柴油、回?zé)捰秃陀蜐{等餾分，通過(guò)工藝因素控制，保證各餾分質(zhì)量合格；同時(shí)可利用分餾塔各循環(huán)回流中高溫位熱能作為穩(wěn)定系統(tǒng)各重沸器的熱源。富氣經(jīng)壓縮后與粗汽油送到吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；柴油送去產(chǎn)品精制裝置；回?zé)捰秃陀蜐{可返回反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行裂化，也可將全部或部分油漿冷卻后送出裝置。(三) 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的任務(wù)是加工來(lái)自分餾塔頂油氣分離器的粗汽油和富氣，使干氣、液化烴、汽油完全分離，盡可能降低干氣中碳

11、三以上組分含量、保證液態(tài)烴、汽油滿足后續(xù)處理和出廠要求。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)包括氣壓機(jī)、吸收解吸塔、再吸收塔和穩(wěn)定塔和汽油分離塔及相應(yīng)的冷換設(shè)備工藝流程分單塔流程（吸收解吸合用一個(gè)塔）和雙塔流程（吸收解吸各用一個(gè)塔）。(四) 主風(fēng)和煙氣能量回收系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)部分負(fù)責(zé)為再生器提供燒焦用空氣，同時(shí)也是提供再生器催化劑流化介質(zhì)，是裝置的核心部分。主風(fēng)機(jī)組的配置方式有多種多樣。對(duì)于大型催化裂化裝置，設(shè)置煙氣能量回收系統(tǒng)可以大幅度降低能量消耗和操作費(fèi)用，因此機(jī)組配置比較復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，主風(fēng)機(jī)部分包括主風(fēng)機(jī)煙氣輪機(jī)機(jī)組、備用主風(fēng)機(jī)機(jī)組、增壓機(jī)機(jī)組、三級(jí)旋風(fēng)分離器、催化劑儲(chǔ)罐、四級(jí)旋風(fēng)分離器和臨界流速噴嘴、水封罐和空氣

12、煙氣系統(tǒng)的控制閥門等。(五) 余熱鍋爐系統(tǒng)余熱鍋爐是回收再生煙氣余熱的專用設(shè)備。該部分包括余熱鍋爐或CO鍋爐、CO焚燒爐本體、水封罐、煙道閥門和煙囪等。(六) 氣壓機(jī)系統(tǒng)氣壓機(jī)系統(tǒng)連接分餾和吸收穩(wěn)定兩大部分。該部分由氣壓機(jī)組和入口分液罐以及控制系統(tǒng)組成。裝置一般采用離心式壓縮機(jī)，由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的氣壓機(jī)組可以變轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，因而可以最大限度地調(diào)節(jié)氣壓機(jī)的負(fù)荷，操作費(fèi)用較低。(七) 產(chǎn)品精制系統(tǒng)產(chǎn)品精制系統(tǒng)的任務(wù)是將催化裂化裝置的干氣、液化氣、汽油、柴油處理后符合產(chǎn)品規(guī)格要求，設(shè)置因廠而異。有的同催化裝置一體，有的則分立。1.3 催化裂化裝置的地位和作用(一) 催化裂化是我國(guó)第一位的

13、原油深度加工裝置。我國(guó)催化裂化裝置加工能力居世界第二，大多數(shù)裝置摻煉常壓渣油和減壓渣油，是我國(guó)加工重油第一位的裝置。(二) 催化裂化是我國(guó)生產(chǎn)運(yùn)輸燃料最重要的裝置。近年來(lái)，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，汽車保有量越來(lái)越多。而我國(guó)80%的汽油和30%的柴油來(lái)自催化裂化，催化裂化是我國(guó)生產(chǎn)運(yùn)輸燃料最重要的裝置。(三) 催化裂化已成為煉油與化工的紐帶催化裂化干氣中含有較多的乙烯，約占原料的0.6%0.8%，是十分寶貴的化工原料。液化氣經(jīng)氣分生產(chǎn)高純度（99.5%以上）丙烯，再經(jīng)過(guò)脫硫、脫砷、脫水送往聚丙烯裝置、苯酚丙酮裝置等，生產(chǎn)高附加值的化工產(chǎn)品。液化氣經(jīng)氣分生產(chǎn)粗異丁烯組分，提供給MTBE裝置生產(chǎn)原料，

14、生產(chǎn)出的MTBE可以作為高辛烷值組分調(diào)入汽油，精MTBE經(jīng)裂解裝置生產(chǎn)高純度異丁烯，是生產(chǎn)丁基橡膠的原料。第二章 原料、產(chǎn)品、催化劑及助劑122.1 催化裂化的原料來(lái)源催化裂化原料的來(lái)源很廣，包括原油經(jīng)過(guò)蒸餾分離出的350550的直餾餾分油、常壓渣油和減壓渣油，也有二次加工的餾分油，如焦化蠟油、脫瀝青油、潤(rùn)滑油脫蠟蠟膏和蠟下油及抽出油等。評(píng)價(jià)催化裂化原料性質(zhì)一般包括如下指標(biāo):密度、殘?zhí)?、重金屬含量、氫含量、含硫量、餾程和正庚烷不溶物，更進(jìn)一步的評(píng)價(jià)包括族組成分析。其中影響最大的是殘?zhí)?、重金屬含量、氫含量和含硫量?一) 直餾餾分油一般來(lái)講常壓重餾分和減壓餾分油是常用的原料。不同原油直餾餾分油

15、性質(zhì)差別很大，總的來(lái)說(shuō)，直餾餾分油飽和烴含量高、芳烴含量低，因而易裂化，轉(zhuǎn)化率和輕質(zhì)油收率高。該類原料的特點(diǎn)是：含氫量高、含硫量低、殘?zhí)亢椭亟饘俸康汀?二) 渣油1. 常壓渣油有些常壓渣油殘?zhí)?、重金屬和硫、氮含量較低，可直接作重油催化裂化裝置的原料。有些常壓渣油因殘?zhí)扛呋蛑亟饘俸扛叩?，多?shù)不能直接作為催化裂化原料，需要通過(guò)加氫脫硫，所得到的重油可作催化裂化原料。2. 減壓渣油原油中的金屬污染物、高分子量的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)以及硫、氮等雜原子化合物多集中在減壓渣油中。減壓渣油一般與常減壓餾分油摻混或經(jīng)過(guò)加氫脫硫作為催化裂化原料。減壓渣油通過(guò)加氫處理，其殘?zhí)?、硫、氮含量及重金屬含量大幅度降低，在其?/p>

16、相同條件下，催化裂化裝置干氣和焦炭產(chǎn)率以及催化汽油的烯烴含量和硫含量降低，液態(tài)烴中飽和烴含量升高。(三) 二次加工催化裂化原料1. 焦化蠟油與直餾餾分油相比，焦化蠟油密度、干點(diǎn)和殘?zhí)肯嗖畈淮?，但含氮量，特別是堿性氮含量很高；其芳烴含量高，不能單獨(dú)作催化裂化原料，可與直餾餾分油摻合作催化裂化原料。2. 脫瀝青油溶劑脫瀝青是渣油深度加工的一種預(yù)處理手段，也是從減壓渣油中獲取催化裂化原料的重要途徑之一，它的產(chǎn)品是脫瀝青油和瀝青。脫瀝青油可與直餾餾分油摻合用作催化裂化原料。溶劑脫瀝青裝置獲得的脫瀝青油的質(zhì)量隨其收率的增加而下降。3. 催化裂化回?zé)捰头紵N抽提后的抽余油催化裂化回?zé)捰椭泻写罅康闹刭|(zhì)芳烴，

17、經(jīng)溶劑抽提后抽余油可作為催化裂化原料，輕油收率和產(chǎn)品質(zhì)量將有所改善，抽出的芳烴還可綜合利用。2.2 原料性質(zhì)對(duì)催化裂化的影響催化裂化原料的物理和化學(xué)性質(zhì)包括密度、沸程、特性因數(shù)、相對(duì)分子質(zhì)量、烴類組成、氫、硫、氮含量等，其對(duì)催化裂化的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。但這些性質(zhì)是相互聯(lián)系的，可由某些性質(zhì)推測(cè)另外一些性質(zhì)。(一) 特性因素特性因數(shù)K常用于劃分石油和石油餾分的化學(xué)組成，在評(píng)價(jià)催化裂化原料上普遍使用，其高低最能說(shuō)明該原料生焦傾向和裂化性能。K值越高，越易于進(jìn)行裂化反應(yīng)，且生焦傾向越??；K值越低，難以進(jìn)行裂化反應(yīng)，且生焦傾向越大。大多數(shù)催化裂化原料K值約11.512.5。在其他相同條

18、件下，K值每升高0.1，轉(zhuǎn)化率提高1%1.5 %。但K值不能全面反映原料油的裂化能力，由于組成的差別（特別是極性化合物)，即使兩種原料K值相同，其裂化能力也會(huì)有較大的差別。(二) 密度、相對(duì)分子質(zhì)量、平均沸點(diǎn)和餾程密度是石油餾分最基本的性質(zhì)之一。在同一沸點(diǎn)范圍內(nèi)，原料密度越大，組成中烷烴越少，在裂化性能上越趨于具有環(huán)烷烴或芳烴的性質(zhì)。原料的相對(duì)分子質(zhì)量、餾程和平均沸點(diǎn)是決定催化裂化產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于直餾原料，其相對(duì)分子質(zhì)量（平均沸點(diǎn)）增大，可裂化性增加，焦炭和汽油產(chǎn)率升高。進(jìn)料中實(shí)沸點(diǎn)360的直餾餾分增多，在其他相同條件下，輕柴油收率增大、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率下降。但在某些情況

19、下，由于烴類組成變化使相對(duì)分子質(zhì)量增大，使其裂化性能改變，往往超過(guò)相對(duì)分子質(zhì)量單獨(dú)的影響。(三) 族組成族組成是決定催化裂化原料性質(zhì)的一項(xiàng)最本質(zhì)、最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，以往都以四組分（烷烴、環(huán)烷烴、烯烴和芳烴）分析，現(xiàn)在用質(zhì)譜法分析。在同一裂化強(qiáng)度下，環(huán)烷烴和單環(huán)芳烴汽油產(chǎn)率最高；環(huán)烷烴和異構(gòu)烷烴最容易生成C4；單環(huán)芳烴裂化時(shí)汽油產(chǎn)率高、焦炭產(chǎn)率低。多環(huán)芳烴不僅難以裂化，其本身也是堿性物質(zhì)，對(duì)催化劑表面的活性中心有很強(qiáng)的親合力，影響其他烴類在活性中心上的吸附。原料油的質(zhì)譜分析是獲取烴類組成數(shù)據(jù)的有利手段。催化裂化原料質(zhì)量可用“轉(zhuǎn)化率前身物”的量、“輕柴油前身物”的量、“焦炭和澄清油前身物”的量來(lái)評(píng)價(jià)。

20、“轉(zhuǎn)化率前身物”包括飽和烴和單環(huán)芳烴，最終可裂化成汽油、氣體和少量焦炭。催化輕柴油含有相當(dāng)多的雙環(huán)芳烴，其為原料中雙環(huán)芳烴脫烷基的產(chǎn)物，雙環(huán)芳烴視為輕柴油的前身物。三環(huán)以上的芳烴在催化裂化中脫烷基生成焦炭和油漿，視為焦炭和油漿的前身物。在相同的裂化強(qiáng)度下，轉(zhuǎn)化率前身物高的原料轉(zhuǎn)化率高。(四) 原料殘?zhí)吭峡凳希ɑ蛱m氏）殘?zhí)渴菍?shí)驗(yàn)室進(jìn)行破壞蒸餾后剩余的炭質(zhì)殘?jiān)?，可用?lái)衡量催化進(jìn)料中非催化焦生成傾向的一個(gè)特性指標(biāo)。隨著進(jìn)料中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量升高，原料殘?zhí)可摺＿M(jìn)料殘?zhí)吭诖呋鸦磻?yīng)中大部分生成焦炭，所以原料殘?zhí)扛?，反?yīng)生焦趨勢(shì)大。對(duì)于再生燒焦能力受限制的裝置，原料殘?zhí)可邥?huì)降低裝置處理能力。(五)

21、 硫含量催化裂化原料中主要有機(jī)硫化物有硫醇、硫醚（包括環(huán)狀硫醚）、噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩。硫不僅影響汽、柴油等產(chǎn)品的質(zhì)量，且進(jìn)料中的硫會(huì)硫化裂化催化劑上的重金屬，使其活化，增強(qiáng)其毒害作用。1. 對(duì)環(huán)境的影響原料硫含量對(duì)環(huán)境的影響是多方面的。進(jìn)入焦炭中的硫在再生器內(nèi)被氧化生成SO2和SO3，隨煙氣排放出來(lái)污染大氣。在反應(yīng)器，隨裂化反應(yīng)一起發(fā)生的脫硫反應(yīng)，產(chǎn)生大量H2S，其余的硫則分配到各種產(chǎn)品中，H2S占總硫相當(dāng)大的部分，因此對(duì)催化裂化裝置的氣體凈化系統(tǒng)有很大影響。2. 對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率的影響原料含硫量增加，產(chǎn)物中的H2S增加，原料硫進(jìn)入H2S中的比例也隨之增加。原料硫轉(zhuǎn)化到H2S中去的數(shù)量，不僅

22、隨原料含硫量增加而增加，而且隨轉(zhuǎn)化率增加而增加。硫?qū)Ξa(chǎn)品選擇性有不利影響，隨著原料中含硫量的增加，于氣產(chǎn)量增加，汽油產(chǎn)率下降。含硫量是催化裂化原料的一個(gè)特性指標(biāo)，也是催化裂化產(chǎn)品的一個(gè)重要質(zhì)量規(guī)格指標(biāo)，出廠產(chǎn)品中的含硫量必須符合產(chǎn)品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，否則需要進(jìn)行精制處理。此外，原料中的硫還會(huì)硫化污染催化劑上的重金屬，增大金屬的毒害作用。(六) 氮含量催化裂化原料中的堿性氮化物主要是吡啶、苯并吡啶（喹啉）、二苯并吡啶等多環(huán)氮化物。堿性氮化合物約占總氮的1/3，其吸附在催化劑酸性中心上，造成催化劑暫時(shí)失活，降低催化劑的活性和選擇性，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低，并使產(chǎn)品分布變差。在一般情況下，隨著原料堿性氮化合物含量

23、的增加汽油產(chǎn)率減少，汽油的辛烷值下降，柴油和油漿產(chǎn)率相應(yīng)增加，干氣和焦炭產(chǎn)率也增加。同時(shí)，隨著原料含氮量的增加，汽油和柴油中含氮量也增加，而且大部分含氮化合物都集中在柴油餾分。(七) 氫含量氫含量可區(qū)別不同原料的相對(duì)裂化性能。催化裂化原料氫含量通常在11%14%，催化裂化產(chǎn)品包括從氫含量100%的H2到氫含量很低的油漿和焦炭。對(duì)于重質(zhì)原料，通過(guò)加氫處理，可除去其大部分硫、氮和金屬，還使部分多環(huán)芳烴飽和，原料氫含量升高，可大大改善催化裂化的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量。(八) 鎳、釩含量原料油所含的重金屬，以鎳、釩、鐵、銅為代表。鐵含量雖多，但毒性很??；銅含量很少，不構(gòu)成主要危害。一般把鎳、釩作為重點(diǎn)，鎳

24、和釩對(duì)催化劑和裂化反應(yīng)的影響有所不同，鎳加速與裂解反應(yīng)相競(jìng)爭(zhēng)的脫氫反應(yīng)，釩卻破壞分子篩的晶格結(jié)構(gòu)。這兩種金屬以絡(luò)合物的形式與吡咯的氮原子絡(luò)合構(gòu)成卟啉類化合物，存在于減壓渣油的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分中。我國(guó)的原油鎳含量高于釩含量幾倍，國(guó)外的多數(shù)原油釩含量高于鎳含量。(九) 鈉、鈣含量鈉、鎂等堿金屬對(duì)催化劑都有不同程度的毒害。它們以離子態(tài)存在時(shí)，可以吸附在催化劑的酸性中心上起中和作用，從而降低催化劑的活性，如果一旦與沸石發(fā)生了離子交換，在苛刻的水熱條件下，就可以破壞沸石的結(jié)構(gòu)。一般而言，鈣以無(wú)機(jī)物形式進(jìn)入催化裝置，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈣含量1%時(shí)，可以破壞沸石。鈉對(duì)催化劑的中毒是值得重視的。原料油帶入的鈉由兩部分

25、構(gòu)成，一部分是原油中含有的鈉，另一部分是原油注堿帶入的鈉。鈉不但能中和催化劑的酸性中心，而且與釩在催化劑表面易生成低熔點(diǎn)的氧化共熔物。這些共熔物積累的結(jié)果，不僅覆蓋催化劑表面，使活性中心減少，面且影響了催化劑的擔(dān)體結(jié)構(gòu)，使催化劑的熱穩(wěn)定性下降。所以在限制釩的同時(shí)，也限制進(jìn)料中鈉離子含量，一般要求小于2g/g。2.3 催化裂化產(chǎn)品催化裂化產(chǎn)品包括干氣、液態(tài)烴、汽油和輕柴油（LCO）、油漿（澄清油DO），其中間產(chǎn)品是重循環(huán)油（HCO）、焦碳。2.3.1 汽油催化裂化汽油是車用汽油的主要組成部分。目前，我國(guó)催化裂化汽油約占車用汽油的80%。(一) 汽油辛烷值車用汽油最重要的質(zhì)量指標(biāo)是辛烷值，一般用研

26、究法辛烷值（RON）、馬達(dá)法辛烷值（MON）或抗爆指數(shù)(RON + MON)/2來(lái)表示。催化汽油的RON和MON分別在90和80左右，遠(yuǎn)高于熱裂化汽油。1. 單組分的辛烷值同碳原子數(shù)的各烴類的RON排序：芳烴>異構(gòu)烯烴>正構(gòu)烯烴>異構(gòu)烷烴>正構(gòu)烷烴。MON以芳烴最高，其次是支鏈烯烴和支鏈烷烴。直鏈烷烴只有C4的烷烴才有較高的MON，從C5開(kāi)始隨碳原子數(shù)的增加其MON急劇降低。2. 單組分的調(diào)合辛烷值催化汽油中任何一個(gè)組分對(duì)汽油辛烷值的貢獻(xiàn)與其作為單組分的實(shí)測(cè)辛烷值不同，這與基礎(chǔ)油對(duì)辛烷值的敏感度有關(guān)。正構(gòu)烷烴和烯烴的辛烷值隨其碳數(shù)的增加而急劇降低，支鏈有助于提高辛烷值，

27、支鏈烯烴和芳烴有高的調(diào)合辛烷值。提高汽油辛烷值的傳統(tǒng)辦法是減少氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)。隨著汽油中烯烴含量的增加，RON提高很快，而MON略有增加，但在高烯烴含量時(shí)，RON的提高速率下降，MON的增加更少。異構(gòu)化（支鏈）和芳構(gòu)化對(duì)提高汽油辛烷值也很重要。3. 辛烷值的敏感性催化裂化汽油敏感性是指RONC與MONC之差。原料性質(zhì)的變化是造成辛烷值敏感度范圍增大的主要原因。烷烴敏感性雖好，但大部分烷烴辛烷值相當(dāng)?shù)?。烯烴和芳烴的RON高，是高辛烷值汽油的重要組成部分。從辛烷值的觀點(diǎn)看，理想的催化汽油組分是多支鏈烷烴和烯烴。從敏感性的觀點(diǎn)看，多支鏈、相對(duì)分子質(zhì)量低的烷烴，敏感性好。要改進(jìn)汽油的敏感度同時(shí)保持高的辛烷

28、值，就要除去低辛烷值組分和烯烴，有選擇性地增加異構(gòu)烷烴和芳烴組分。出于環(huán)保要求，汽油中芳烴含量也有限制。(二) 汽油族組成對(duì)同一種原料，裂化催化劑（或助劑）性質(zhì)和催化裂化工藝對(duì)汽油族組成影響甚大。近年來(lái)，隨著機(jī)動(dòng)車輛排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，越來(lái)越多的催化裂化裝置采用了降烯烴催化劑（或降烯烴助劑）和降烯烴技術(shù)如MGD , MIP ( MIPCGP), FDFCC等，催化汽油烯烴含量明顯降低。(三) 汽油蒸汽壓汽油中的丁烷含量直接影響汽油的蒸汽壓。丁烷MON和RON高且具有較高的調(diào)合辛烷值。商品汽油的蒸汽壓應(yīng)盡量接近規(guī)格指標(biāo)的最高限值，此可提高辛烷值又能提高汽油產(chǎn)率。2.3.2 輕柴油由于柴油機(jī)較汽油

29、機(jī)熱效率高、功率大、燃料單耗低、相對(duì)經(jīng)濟(jì)，其應(yīng)用日趨廣泛。隨著柴油機(jī)的發(fā)展，柴油耗量迅速增加，特別在我國(guó)，柴油用量很大，使催化裂化柴油成為一種重要產(chǎn)品。目前，我國(guó)輕柴油按凝點(diǎn)分為：10號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)、-20號(hào)和-35號(hào)五個(gè)牌號(hào)。分別表示其凝點(diǎn)不高于10、0、-10、-20和-35。 以十六烷值作為衡量柴油抗爆性能的指標(biāo)。柴油十六烷值越高其抗爆性能越好。為比較其抗爆性，選擇兩種烴做標(biāo)準(zhǔn)：一是正十六烷，其抗爆性高，將其十六烷值定為100。另一種為甲基萘，其抗爆性差，將其十六烷值定為0。催化柴油的十六烷值一般約2540。與餾分油催化裂化相比，重油催化裂化輕柴油十六烷值低，硫、氮和膠質(zhì)含量高，油品

30、顏色深、安定性差，易氧化產(chǎn)生沉淀，需經(jīng)過(guò)加氫精制或加氫改質(zhì)與直餾柴油等調(diào)合才能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。2.3.3 干氣和液態(tài)烴催化裂化氣體產(chǎn)品有干氣和液態(tài)烴，產(chǎn)率分別為3%5%和8%25%。使用降烯烴催化劑或增產(chǎn)丙烯助劑時(shí)，氣體產(chǎn)率相應(yīng)升高。 干氣中除富含乙烷、乙烯、甲烷及氫氣外，還含有在生產(chǎn)過(guò)程中帶入的氮?dú)夂投趸家约皼](méi)有完全回收的丙烷、丙烯和少量較重的烴類。液態(tài)烴中以C3C4烴類為主，C2以下組分0.5v%，C5以上組分一般1.5v%。其中丙烯和丁烯含量分別約為30v%40v%和20v%30v%。液態(tài)烴可作民用液化氣，也是很好的化工原料。經(jīng)過(guò)氣體分餾，丙烷可做溶劑，丙烯可用于生產(chǎn)聚丙烯；異丁烯

31、可作為甲基叔丁基醚（MTBE）的原料，而MTBE是高辛烷值汽油調(diào)合組分。異丁烯也可與異丁烷作為烷基化裝置的原料，所產(chǎn)烷基化油辛烷值高、不含烯烴和芳烴，是優(yōu)質(zhì)的汽油調(diào)合組分。2.3.4 油漿分餾塔底抽出物稱油漿。在裝置操作中，一部分油漿可以打回提升管反應(yīng)器回?zé)?，另一部分作為外甩油漿經(jīng)換熱冷卻后送出裝置。油漿也可以全外甩不回?zé)?，因油漿中含有催化劑細(xì)粉，需在油漿沉降器中進(jìn)行沉降分離，從沉降器上部分離出的清凈油品稱為澄清油，可以作為重質(zhì)燃料油的調(diào)合組分，或者作為生產(chǎn)重質(zhì)芳烴的原料，也可去焦化摻煉，減少重油出廠量。2.4 催化裂化催化劑催化劑是一種能影響化學(xué)反應(yīng)速度，但其本身并不因化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果而消耗，

32、也不會(huì)改變反應(yīng)的最終熱力學(xué)平衡位置的物質(zhì)。在工業(yè)催化裂化裝置中，催化劑不僅對(duì)處理能力、產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量起著主要影響，而且對(duì)生產(chǎn)成本也有重要影響。催化劑還對(duì)操作條件、工藝過(guò)程和設(shè)備形式的選擇有重要影響，催化裂化工藝技術(shù)的發(fā)展對(duì)催化劑的發(fā)展提出了新的要求，而催化劑的發(fā)展又促進(jìn)了催化裂化工藝技術(shù)的發(fā)展，如分子篩催化劑的出現(xiàn)促進(jìn)了催化裂化工藝的重大變革，提升管催化裂化工藝就是在這種情況下開(kāi)發(fā)成功的。2.4.1 催化劑的化學(xué)組成催化裂化催化劑是一種熱穩(wěn)定性良好的固體酸催化劑。從最初的天然白土固體酸材料合成硅鋁到分子篩催化劑，都是以硅酸鋁為基礎(chǔ)，各類催化劑化學(xué)組成的主體均為SiO2和Al2O3。催化劑主

33、要由活性組分、基質(zhì)和粘結(jié)劑組成。(一) 活性組分活性組分一般由各種形態(tài)和類型的分子篩擔(dān)任，可以是單一分子篩，也可以是復(fù)合分子篩。分子篩是由氧化硅和氧化鋁相互結(jié)合形成的具有特殊晶體構(gòu)造及作用的SiAl氧化物?；钚越M分的主要作用是：提供催化劑的裂化活性、選擇性、水熱穩(wěn)定性和抗中毒能力。分子篩含量增加，提高了催化劑的活性和選擇性，從而滿足了提升管催化裂化工藝過(guò)程的需要，并且使產(chǎn)品分布更合理，輕油收率更高。常見(jiàn)的分子篩有Y型、A型、X型和擇形沸石ZSM-5等類型。(二) 基質(zhì) 基質(zhì)主要提供合理的孔分布、適宜的表面積和在水熱條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并要求有良好的汽提性能、再生燒焦性能，足夠的機(jī)械強(qiáng)度和流化性

34、能；同時(shí)基質(zhì)給予催化劑一定的物理形態(tài)和機(jī)械性能，如顆粒度、孔結(jié)構(gòu)、堆積密度、抗磨性等，以保證催化劑的輸送、流化和汽提性能。此外它還有以下功能： 稀釋和分散活性組分，使催化劑的活性適當(dāng)； 增強(qiáng)活性組分的熱傳遞，使活性組分避免過(guò)熱失活； 吸收活性組分的殘余鈉，提高活性組分的熱穩(wěn)定性和選擇性； 重油大分子裂化為中分子，以使其進(jìn)入沸石孔道進(jìn)行選擇性裂化，提高重質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化率； 抵抗雜質(zhì)（如堿性氮、重金屬等）對(duì)活性組分的污染破壞，保持催化劑良好的活性和選擇性。(三) 粘結(jié)劑 粘結(jié)劑是一種“膠”，所有的催化劑組分如分子篩和基質(zhì)借助粘結(jié)劑結(jié)合在一起，催化劑顆粒的物理完整性是由粘結(jié)劑提供的。目前通用的粘結(jié)劑主

35、要有硅溶膠粘結(jié)劑和鋁溶膠粘結(jié)劑，從催化劑性能上看，鋁溶膠的磨損強(qiáng)度和水熱穩(wěn)定性較好，硅溶膠的焦炭選擇性較好。2.4.2 催化劑的使用性能一個(gè)良好的催化劑應(yīng)當(dāng)滿足流化催化裂化工藝過(guò)程的全部需要。它對(duì)催化劑的要求至少包括以下幾個(gè)方面：（1） 能夠正常循環(huán)流化操作。流化性能好，篩分分布適宜，耐磨損。（2） 對(duì)原料油有足夠的裂化能力及良好的產(chǎn)品分布。裂化活性高、活性穩(wěn)定性好、產(chǎn)品選擇性好。（3） 抗污染能力強(qiáng)，能適應(yīng)不同性質(zhì)原料要求。（4） 是良好的熱載體，能滿足兩器熱循環(huán)的需要。決定催化劑使用性能的主要項(xiàng)目有催化劑的物理性質(zhì)和反應(yīng)性能等。(一) 物理性質(zhì)1. 外觀最早出現(xiàn)的催化裂化催化劑為小顆粒狀或

36、小球狀。早期的流化催化裂化催化劑是粉狀劑，由于粒度不均勻、外形不規(guī)則、強(qiáng)度差、流化性能差，逐步被微球催化劑所替代。目前所使用的分子篩催化劑為白色或淺灰黃色微粒，顯微鏡下可觀察為大小不一的球形穎粒，一般無(wú)明顯棱角，采用噴霧干燥成型技術(shù)生產(chǎn)的催化劑，球形度更佳，流化性能好。催化劑的外觀，特別是球形度，對(duì)催化劑流化有較大影響。2. 篩分組成篩分組成是影響裝置流化操作的主要因素之一。催化劑是大小不一的顆?；旌象w，小顆粒夾在大顆粒之間，可以起到潤(rùn)滑作用，有利于流化；但小顆粒在裝置中不易保留，損失大。目前催化劑顆粒直徑范圍一般在20240m之間，平均粒徑一般為60m左右。其中4080m為主要區(qū)間，小于40

37、m的稱之為細(xì)粉，大于80m的稱之為粗粉。平衡劑中4080m的顆粒通常達(dá)到60%80%，細(xì)粉約占5%15%。粗顆粒與細(xì)顆粒含量之比，叫“粗度系數(shù)”，粗度系數(shù)太大，將影響裝置流化，平衡劑的粗度系數(shù)一般不大于3。不同裝置可以根據(jù)裝置特點(diǎn)對(duì)新鮮催化劑篩分組成提出要求。3. 密度 由于催化劑是內(nèi)部布滿微孔的球狀顆粒，因此其密度也有多種表達(dá)方式。 骨架密度：也稱作真實(shí)密度，即顆粒的質(zhì)量與骨架實(shí)體所占體積之比，范圍一般在2.22.8g/mL。它只與催化劑的材料有關(guān)，由于催化劑的化學(xué)組成都以氧化硅和氧化鋁為主，因此催化劑的真實(shí)密度與催化劑中的氧化鋁含量關(guān)系密切，氧化鋁含量越高，真實(shí)密度也越大。 堆積密度：指催

38、化劑顆粒堆積在一起，包括催化劑顆粒和顆粒間空隙體積的密度。堆積密度除了和催化劑的骨架密度，顆粒大小分布關(guān)系密切外，與顆粒的堆積狀態(tài)有很大關(guān)系，因此根據(jù)催化劑的堆積狀態(tài)又可分為：充氣密度、沉降密度和壓緊密度。堆積密度用下式表達(dá)：式中 堆積密度，g/mL； 樣品質(zhì)量，g； 樣品體積，mL。 表觀松密度：表觀松密度：簡(jiǎn)稱ABD，是由顆粒密度，篩分組成和自然堆積性能決定的參數(shù)。ABD測(cè)定結(jié)果與沉降密度較為接近，目前催化劑的ABD范圍通常在0.60.8g/mL。 顆粒密度：在測(cè)量時(shí)扣除催化劑顆粒之間的間隙，即包括微孔在內(nèi)的催化劑顆粒體積，在該體積內(nèi)催化劑質(zhì)量即為催化劑顆粒密度。其值用下式表達(dá)：式中 顆粒

39、密度，g/mL；骨架密度，g/mL；催化劑孔體積，mL/g。4. 孔體積指1g催化劑所具有的內(nèi)孔空間的mL數(shù)值，以mL/g表示單位。催化劑的孔體積與催化劑組成和內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，對(duì)同一種類催化劑，分子篩含量越多，孔體積越大。由于催化裝置原料趨于重質(zhì)化，催化劑基質(zhì)也向大孔體積、小表面積的方向發(fā)展。5. 比表面積指單位重量催化劑內(nèi)外表面積之和，以m2/g為單位來(lái)表示。新鮮劑的比表面一般在200300m2/g，平衡催化劑比表面一般在100-120m2/g，催化劑的表面積又可分為分子篩表面積和基質(zhì)表面積，分子篩表面積大，分子篩含量增加則比表面變大。6. 燒灼減量催化劑是吸水能力很強(qiáng)的物質(zhì)，通常含有13%

40、15%的水分，無(wú)論是自由水還是結(jié)晶水，都不應(yīng)當(dāng)過(guò)高，否則在向再生器加劑時(shí)，催化劑會(huì)出現(xiàn)熱崩現(xiàn)象，使催化劑損失增大，影響裝置平穩(wěn)操作。7. 磨損指數(shù)在反應(yīng)器、再生器和輸送管道中，催化劑顆粒之間以及催化劑顆粒與器壁之間經(jīng)常發(fā)生激烈碰撞，為避免催化劑的過(guò)度粉碎，以保證良好的流化質(zhì)量和減少磨損，要求催化劑具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性。催化劑磨損指數(shù)一般在25范圍內(nèi)。(二) 反應(yīng)性能催化劑的反應(yīng)性能是指與催化裂化反應(yīng)直接有關(guān)的催化特性，包括催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性、抗金屬污染能力和再生性能等基本特性。1. 活性催化劑的裂化活性，是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)條件試驗(yàn)。用相同條件下催化劑的裂化轉(zhuǎn)化率高低，來(lái)表征催

41、化劑裂化活性的高低。由于催化裂化過(guò)程復(fù)雜，影響裝置運(yùn)行的因素很多，因此催化劑的實(shí)驗(yàn)活性的高低，不能直接預(yù)測(cè)裝置的反應(yīng)結(jié)果，但是其無(wú)疑是反應(yīng)催化劑催化裂化反應(yīng)能力最重要的指標(biāo)，是影響裝置運(yùn)行的重要因素之一，是裝置運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)控的主要參數(shù)之一。理想情況下，催化劑應(yīng)該能保持恒定的活性，但目前大多數(shù)工業(yè)催化劑在裝置運(yùn)行一段時(shí)間后活性都會(huì)降低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)品分布變化。多種因素能使催化劑失活，總的來(lái)說(shuō)可分為三類：催化劑的燒結(jié)或熱失活；吸附毒物失活；結(jié)焦失活。為了保證催化劑的活性符合生產(chǎn)要求，裝置設(shè)有冷、熱催化劑罐各一臺(tái)，還有廢催化劑罐一臺(tái)，并配有相應(yīng)的加料、卸料系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，新鮮催化劑儲(chǔ)存于冷催化劑罐

42、中，用于補(bǔ)充日常催化劑損耗。熱催化劑罐用于儲(chǔ)存停工時(shí)卸出來(lái)的熱催化劑。廢催化劑罐則用于儲(chǔ)存正常生產(chǎn)期間卸出來(lái)的平衡催化劑(也稱廢催化劑)或三旋回收的催化劑細(xì)粉。2. 選擇性催化劑的一個(gè)重要的特性是裂化反應(yīng)選擇性，即裂化反應(yīng)產(chǎn)物的分布或某些產(chǎn)物的性質(zhì)。如汽油、柴油產(chǎn)率或輕質(zhì)油收率；也有一些工廠關(guān)心液化氣產(chǎn)率或丙烯、C4烯烴的收率；或者反過(guò)來(lái)，不希望的產(chǎn)物收率如焦炭產(chǎn)率、干氣產(chǎn)率等；或者是重要產(chǎn)物的某些重要性質(zhì)，如汽油的辛烷值等，都是催化劑選擇性考察的內(nèi)容。選擇性的表示方法往往是一些相對(duì)值，如汽油產(chǎn)率與總轉(zhuǎn)化率之比，或汽油產(chǎn)率與焦炭產(chǎn)率之比等。催化裝置可以根據(jù)需要對(duì)催化劑選擇性提出要求，而且必須和

43、裝置操作配合好，才能充分發(fā)揮其作用。3. 穩(wěn)定性催化劑在工業(yè)使用環(huán)境中，由于高溫、水蒸汽、重金屬污染等原因，會(huì)逐漸老化失活，降低其催化裂化能力。良好的水熱穩(wěn)定性是十分重要的。4. 抗金屬污染能力催化劑在使用過(guò)程中，由原料油帶入的重金屬以及腐蝕等原因產(chǎn)生的重金屬逐步沉積在催化劑上，造成催化劑的重金屬污染。鐵、鎳、釩、銅、鈉、鈣等在催化劑上的沉積會(huì)降低催化劑的活性和選擇性。其中鐵含量雖多，但毒性?。汇~含量一般很少，影響較小；通常催化劑上的鎳和釩是主要污染金屬。鎳起著脫氫催化劑的作用，對(duì)反應(yīng)選擇性影響較大，使產(chǎn)品的不飽和度增高，干氣中氫含量上升，焦炭產(chǎn)率增加。釩會(huì)破壞催化劑中分子篩的晶體結(jié)構(gòu)，使催化

44、劑活性下降。鈉作為氧化鋁的熔劑，降低了催化劑結(jié)構(gòu)的熔點(diǎn)，在正常的再生溫度下使污染部位熔化，破壞分子篩和基質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外鈉還中和酸性中心，從而降低催化劑活性。鈣在含量較高的情況下可破壞分子篩結(jié)構(gòu)。2.5 催化裂化助劑 催化劑助劑也稱添加劑。目前用于催化裝置的助劑有很多種，這些助劑的共同特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)、用量少、使用方便。(一) CO助燃劑 在再生器以600700的溫度下，待生催化劑上的碳，除了生成CO2外，還要生成大量的CO。這些CO在有過(guò)剩氧的煙氣中，會(huì)出現(xiàn)后燃燒，放出大量的熱，對(duì)再生器及煙道結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生破壞性影響。使用CO助燃劑后，CO在助燃劑的催化作用下，在600以上與氧氣在極短的時(shí)間就可完成燃

45、燒反應(yīng)。CO的氧化反應(yīng)在再生器的密相床層中就完成了，既可避免發(fā)生后燃，也不會(huì)因空氣過(guò)少而炭堆積，既方便了操作，同時(shí)提高了再生器密相床層溫度，有利于再生熱量的回收，改善再生效果，降低再生劑積炭，提高催化劑的活性及選擇性，從而改善產(chǎn)品分布，所以助燃劑是一種投入少、使用靈活方便、效果顯著的輔助技術(shù)措施。 目前使用的助燃劑主要是貴金屬鉑和鈀助燃劑，鉑是過(guò)渡金屬，有較強(qiáng)的吸附性能，在空氣中能吸附氧原子形成PtO，PtO能再吸附氧和CO，使CO和氧反應(yīng)生成CO2。(二) 金屬鈍化劑 原料油中的釩和鎳等在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)沉積在催化劑上，使催化劑活性下降和選擇性變差，造成催化劑中毒。其結(jié)果導(dǎo)致氫氣和焦炭產(chǎn)率上升，

46、輕質(zhì)油收率下降，對(duì)于摻煉渣油的裝置，上述問(wèn)題尤為嚴(yán)重。最經(jīng)濟(jì)有效的方法是加入金屬鈍化劑。目前使用的金屬鈍化劑，按所含金屬分為銻型、鉍型和錫型三種。其中銻型、鉍型主要鈍化鎳，錫型主要鈍化釩。由于我國(guó)原油鎳高釩低，因此我國(guó)主要使用銻型金屬鈍化劑。因金屬鈍化劑加入量很小，所以還要加稀釋劑，稀釋劑一般選擇催化輕柴油。作用機(jī)理：金屬鈍化劑是銻的有機(jī)化合物，它利用金屬銻與平衡劑上的鎳相互作用，生成銻鎳合金，從而抑制鎳的活性，降低鎳的有害作用。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，使用金屬鈍化劑可降低催化裝置的焦炭和氫氣產(chǎn)率。使用方法：工業(yè)上一般通過(guò)專用的儲(chǔ)罐、計(jì)量泵，將金屬鈍化劑連續(xù)加入到盡量靠近原料油進(jìn)料噴嘴前的原料油管線

47、上。(三) 油漿阻垢劑 作用機(jī)理：油漿阻垢劑是針對(duì)油漿的結(jié)垢機(jī)理研制而成的，它對(duì)油漿本身固有的不溶性懸浮物有良好的分散作用，使各種顆粒能穩(wěn)定分散在油漿中，防止其凝聚、沉積；通過(guò)與自由基作用產(chǎn)生惰性分子從而實(shí)現(xiàn)鏈的終止，抑制氧和金屬離子的聚合作用，終止成垢的聚合反應(yīng)；有金屬鈍化功能，對(duì)金屬表面起保護(hù)作用，消除其對(duì)聚合反應(yīng)的催化作用和對(duì)聚合產(chǎn)物的粘結(jié)性能，并增強(qiáng)金屬表面的抗腐蝕性能；與油漿中金屬離子螯合，生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使金屬離子不能引發(fā)自由基鏈反應(yīng)，阻止其對(duì)多環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的脫氫反應(yīng)。 使用方法：工業(yè)上一般通過(guò)專用的儲(chǔ)罐、計(jì)量泵，將油漿阻垢劑單獨(dú)或與沖洗油按一定比例混合，打入分餾塔底油漿

48、抽出線上。(四) 汽油辛烷值助劑作用機(jī)理：主要成分是ZSM擇型分子篩， ZSM分子篩硅鋁比高，孔腔小，對(duì)正構(gòu)烴的選擇性裂化功能很強(qiáng)。在催化裂化過(guò)程中，主要功能是進(jìn)行二次反應(yīng)，如二次裂化、異構(gòu)化等，以提高催化裂化汽油的辛烷值。使用方法：通過(guò)專用的加料器和小型加料線，將汽油辛烷值助劑加入到再生器中，也可將該助劑以一定比例和裂化催化劑預(yù)混后，一同加入到再生器中。(五) 增產(chǎn)丙烯助劑作用機(jī)理：采用具有特殊結(jié)構(gòu)的分子篩，在保持水熱活性穩(wěn)定性的同時(shí)，通過(guò)適度增強(qiáng)小分子烷烴的脫氫能力，達(dá)到提高丙烯濃度的目的，同時(shí)通過(guò)分子篩孔道的擇形作用，限制汽油組分大分子的進(jìn)入，減少它的進(jìn)一步反應(yīng)，減少輕質(zhì)油損失。使用方法

49、：助劑的物化性能和常規(guī)催化劑具有較好的匹配性能，可投用小型加料器或單獨(dú)的加劑設(shè)施加入再生器中。(六) 結(jié)焦抑制劑 作用機(jī)理：助劑中的活性組分具有較大的表面活性，當(dāng)助劑與原料油充分混合后，通過(guò)降低原料中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等大分子之間的作用力，促使原料油更容易氣化，從而提高原料油的霧化效果，使得原料油和催化劑顆粒接觸更加充分，降低了膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等大分子生成焦炭的可能性。在提升管反應(yīng)器中，能及時(shí)將原料油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等均勻分布于催化劑活性中心，參與催化反應(yīng)，同時(shí)能抗擊自由基的進(jìn)一步聚合和縮合，抑制熱裂化反應(yīng)。進(jìn)而減少催化劑表面積炭，由此保護(hù)催化劑的活性中心。結(jié)焦抑制劑還含有一定量的催化劑活性組分，可吸附

50、在催化劑表面，使主催化劑活性中心的酸強(qiáng)度提高，抑制縮合和脫氫反應(yīng)，達(dá)到改善產(chǎn)品分布，降低焦炭和油漿產(chǎn)率，提高輕質(zhì)油收率和總液收的目的。 使用方法：通過(guò)專用的儲(chǔ)罐、計(jì)量泵，加入至進(jìn)料噴嘴前的原料油管線中，為使結(jié)焦抑制劑和原料油混合均勻，需要有一定的混合段。也可從其他部位加入，但應(yīng)盡可能使其均勻的沉積在催化劑表面。(七) 降烯烴助劑 作用機(jī)理：采用改性的大晶胞分子篩和改性大孔擔(dān)體，并配以適當(dāng)?shù)膿裥头肿雍Y，使助劑具有高的氫轉(zhuǎn)移活性和選擇性，適當(dāng)?shù)漠悩?gòu)化及芳構(gòu)化能力。使用方法：助劑的物化性能和常規(guī)催化劑具有較好的匹配性能，可投用小型加料器或單獨(dú)的加劑設(shè)施加入再生器。(八) 硫轉(zhuǎn)移助劑 作用機(jī)理：通過(guò)助

51、劑中稀土氧化物的作用，使得SOX在再生器中被吸附，并形成硫酸鹽。在反應(yīng)器中硫酸鹽還原為硫化物，硫化物在汽提段中水解生成H2S。從而降低再生煙氣中硫化物的排放。(九) 降硫助劑作用機(jī)理：液體降硫助劑是將有效金屬吸附在催化劑上，吸附原料和產(chǎn)物中的硫化物，借助催化劑的活性，裂化硫化物，使其轉(zhuǎn)化為H2S，到氣體產(chǎn)物（干氣和液化氣）中，從而降低了汽油等液體產(chǎn)品的硫含量。固體脫硫助劑采用具有選擇性脫硫功能的復(fù)合氧化物，具有較高的脫硫效率和穩(wěn)定性。使用方法：液體脫硫助劑需專用脫硫劑加注系統(tǒng)，由儲(chǔ)罐、柱塞計(jì)量泵、管線等組成，加注部位可在原料油進(jìn)料集合管處；固體脫硫助劑可投用小型加料器或單獨(dú)的加劑設(shè)施加入再生器

52、中。第三章 反應(yīng)再生系統(tǒng)1233.1 催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)及影響作為催化裂化原料的石油餾分中主要的烴類有烷烴、環(huán)烷烴及帶有取代基的芳烴。帶有取代基的芳烴包括烷基芳烴及有環(huán)烷取代基的芳烴。在重油中尚有不帶取代基的多環(huán)芳烴。在二次加工的原料中則還有烯烴。在催化裂化條件下，這些烴類可發(fā)生催化反應(yīng)及非催化反應(yīng)。催化反應(yīng)是指在催化劑作用下發(fā)生的反應(yīng)；非催化反應(yīng)是指在裂化條件下，熱力學(xué)上可能進(jìn)行的反應(yīng)。非催化反應(yīng)在常規(guī)催化裂化條件下，與催化反應(yīng)相比是較少的。3.1.1 催化裂化的化學(xué)反應(yīng)催化裂化反應(yīng)的機(jī)理是正碳離子機(jī)理，烴類分子CH鍵的異極斷裂可以生成正碳離子。生成正碳離子所需的能量E+，包括電離能

53、、氫與烷基的電子親和力以及CH鍵的離解能。E+隨著被抽取負(fù)氫離子的碳原子上氫原子的數(shù)目增多而增加。而正碳離子的穩(wěn)定性隨E+的增加而下降：穩(wěn)定性：叔碳 仲碳 伯碳 甲基(一) 裂化裂化反應(yīng)主要是CC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)于相同碳原子數(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)： 1. 烷烴（正構(gòu)烷及異構(gòu)烷）裂化生成烯烴及較小分子的烷烴（烯烴） （烷烴）式中 n=m+p2. 烯烴（

54、正構(gòu)烯及異構(gòu)烯）裂化生成兩個(gè)較小分子的烯烴 （烯烴） （烯烴）式中 n=m+p3. 烷基芳烴脫烷基 （芳烴） （烯烴）4. 烷基芳烴的烷基側(cè)鏈斷裂（帶烯烴側(cè)鏈的芳烴） （烷烴）式中 n=m+p5. 環(huán)烷烴裂化生成烯烴（烯烴） （烯烴）式中 n=m+p(二) 異構(gòu)化異構(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MON與RON，因此，在當(dāng)前對(duì)汽油烯烴含量控制要求日益嚴(yán)格的情況下，

55、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。烯烴異構(gòu)化有雙鍵轉(zhuǎn)移及鏈異構(gòu)化，如：(三) 氫轉(zhuǎn)移氫轉(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)移主要發(fā)生在有烯烴參與的反應(yīng)，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)。氫轉(zhuǎn)移的結(jié)果生成富氫的飽和烴及缺氫的產(chǎn)物。烯烴作為反應(yīng)物的典型氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)有烯烴與環(huán)烷、烯烴之間、環(huán)烯之間及烯烴與焦炭前身的反應(yīng)。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。(四) 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。(五) 其它反應(yīng)烷基轉(zhuǎn)移主要指一個(gè)芳環(huán)上的烷基取代基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)芳烴分子上去?？s合有新的CC鍵生