催化裂化3課件

1、第九章 催化裂化Chapter 9 Catalytic Cracking19.4 催化裂化催化劑失活與再生一、催化劑的失活催化劑的失活*：在反應(yīng)-再生過(guò)程中，Cat.的活性和選擇性不斷下降的現(xiàn)象。(1)催化裂化Cat.失活性的原因*水熱失活在高溫和水蒸氣作用下，裂化Cat.的比表面積、孔容，分子篩晶體結(jié)構(gòu)破壞。29.4催化裂化催化劑失活與再生結(jié)焦失活：焦炭沉積在Cat.的表面上，覆蓋在Cat.的活性中心，使其活性和選擇性。工業(yè)催化裂化所產(chǎn)生的焦炭包括：催化焦:烴類在催化劑活性中心上反應(yīng)時(shí)生成的焦炭附加焦：原料中的焦炭前身物（稠環(huán)芳烴）在催化劑表面上吸附、經(jīng)縮合反應(yīng)生成的?？善峤梗褐刭|(zhì)烴類污染

2、焦：重金屬沉積造成的39.4催化裂化催化劑失活與再生毒物引起的失活裂化Cat.的毒物主要是重金屬(Fe、Ni、Cu、V)、鈉和堿性氮化合物。(2)Cat.的平衡活性新鮮Cat.的活性不能反映裝置中實(shí)際的Cat.活性。在實(shí)際生產(chǎn)中，用“平衡活性”來(lái)表示裝置中Cat.活性。49.4裂化催化劑的失活與再生影響Cat.平衡活性的因素主要有：Cat.的水熱失活速率：再生器的操作條件Cat.的置換速率Cat.的重金屬污染其它因素：原料油的性質(zhì)、Cat.的流失率、新鮮Cat.的活性及穩(wěn)定性等。59.4催化裂化催化劑失活與再生二、裂化Cat.的再生1、再生方法燒去Cat.上所沉積的焦炭。恢復(fù)Cat.的活性和選

3、擇性，為反應(yīng)過(guò)程提供熱量。催化劑失活后，可以通過(guò)再生而恢復(fù)由于結(jié)焦而喪失的活性，但不能恢復(fù)由于結(jié)構(gòu)變化及金屬污染引起的失活。79.4催化裂化催化劑失活與再生待生劑：在工業(yè)上把經(jīng)反應(yīng)沉積了焦炭的催化劑。再生劑：再生除去部分焦炭的催化劑。2、再生要求無(wú)定型的硅酸鋁Cat.：再生后含碳量為0.30.5%；分子篩Cat.：再生后含碳量0.2%以下。3、再生反應(yīng)和反應(yīng)熱*焦炭分子式焦炭是一種縮合產(chǎn)物，主要成分是C和H。89.4催化裂化催化劑失活與再生再生反應(yīng)熱（P376）再生反應(yīng)是放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)相當(dāng)大，足以提供本裝置熱平衡所需的熱量。把焦炭看作是C和H單質(zhì)的混合物，分別計(jì)算燃燒熱，再計(jì)算總和。10這種

4、計(jì)算方法實(shí)際上是把焦炭看成是碳和氫的混合物，實(shí)際計(jì)算中還須從總熱效應(yīng)中扣除某一個(gè)數(shù)值以對(duì)燃燒熱作出修正 常見(jiàn)的修正方法如ESSO法(焦炭脫附熱的數(shù)值為總熱效應(yīng)的11.5%)、PACE法(從總熱效應(yīng)中扣除510%的水脫附熱)等119.4催化裂化催化劑失活與再生9.4催化裂化催化劑失活與再生 燒焦放熱中有11.5%消耗在焦炭脫附過(guò)程中，故可利用熱總熱焦炭脫附熱或Q用Q總Q脫Q總(10011.5)% 12影響再生反應(yīng)熱的主要因素反應(yīng)熱的數(shù)值與焦炭中的H/C和煙氣中CO2/CO有關(guān)。若H/C比值，放熱；CO2/CO比值，放熱。#例題1：某催化裂化裝置燒焦炭量為11.4t/h，焦中H/C（質(zhì)量比）=8/

5、92，再生煙氣中CO2/CO（體積比）為1.5，求燒焦放熱為多少？（36553*104KJ/h）149.4催化裂化催化劑失活與再生焦炭燃燒所需主風(fēng)量（濕空氣量）例題2：已知煙氣中氧含量為0.5%（V）， CO2/CO（體積比）為1.5。焦中H/C（質(zhì)量比）=10/90，燒焦量為11.4t/h，空氣中水蒸汽與干空氣的質(zhì)量比為0.01，計(jì)算燃燒所需要的空氣量。(1792m3/min)多算幾遍15例題4：某催化裂化裝置進(jìn)入再生器的總的空氣量為1050Nm3/min，再生煙氣中的CO為0.08838%，O2為5.9762%，CO2為12.1632%，空氣中水蒸汽與干空氣的分子比為0.012，試計(jì)算總燒

6、焦量，總焦碳中H/C比是多少？（ 4321kg/h，0.098）（帶經(jīng)驗(yàn)式4314,0.0996）179.4催化裂化催化劑失活與再生已知煙氣分析數(shù)據(jù)和進(jìn)入再生器的主風(fēng)流量，可以按以下方法計(jì)算燒焦量，焦碳中H/C比。再生器燒焦量：Ch=V1(3.78+0.242CO2+0.313CO-0.18O2)/100-(CO2+CO+O2) （kg/h）V1進(jìn)入再生器的干空氣量Nm3/h，V1=V2/(1+e)V2濕空氣量Nm3/h; e水蒸氣和干空氣的分子比。CO2，CO，O2-分別為在干煙氣中的體積分?jǐn)?shù)。189.4催化裂化催化劑失活與再生焦碳中H/C比H/C=8.93-0.425（ CO2+O2）-0

7、.257CO/ (CO2+CO)主風(fēng)單耗=濕空氣量/燒焦量 （Nm3/kg)耗風(fēng)指標(biāo)：燃燒1kg焦炭所需要的干空氣量。19計(jì)算干煙氣的組成：CO%=(8.93-0.425O2)/(1+a）H/C+0.425a+0.257CO2%=aCO%209.4催化裂化催化劑失活與再生9.4催化裂化催化劑失活與再生4、再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué)再生反應(yīng)速率直接影響Cat.的活性、選擇性和裝置生產(chǎn)能力。再生反應(yīng)速率決定于焦炭中碳的燃燒速率。由燒碳本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式看出（1）影響燒碳反應(yīng)速率的主要因素21（1）再生溫度（2）氧分壓：操作壓力與再生氣體中氧分子濃度（進(jìn)入再生器的空氣和出再生器的煙氣中氧含量的對(duì)數(shù)平均值）的乘

8、積。一般煙氣中氧含量控制在0.5%左右；完全再生煙氣中氧含量通常在3%以上。229.4催化裂化催化劑失活與再生9.5 流態(tài)化基本原理 一、流化床的形成與流化域1、流化床的形成249.5流態(tài)化基本原理259.5流態(tài)化基本原理 實(shí)驗(yàn)將發(fā)生如下現(xiàn)象：當(dāng)氣速U較小時(shí)，床層內(nèi)的催化劑顆粒不活動(dòng)，處于堆緊狀態(tài)，即處于固定床，只是隨氣體流速的增大，床層壓將增加圖AB段。 氣速增大到一定程度時(shí)，床層開(kāi)始膨脹，一些細(xì)粒在有限的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)層速再增高時(shí)，固體粒子被氣流懸浮起來(lái)，并做不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即固體顆粒開(kāi)始流化，此后繼續(xù)增大氣速，床層繼續(xù)膨脹，固體運(yùn)動(dòng)也愈激烈，但床層壓基本不變。（如圖BC段） 氣速再增大到某個(gè)數(shù)值，如C點(diǎn)固體顆粒被氣流帶走，床層壓降下降，氣體再繼續(xù)增大，被帶出的粒子越多。279.5流態(tài)化基本原理 臨界流化速度umf (又叫起始流化速度)：相當(dāng)于B點(diǎn)的氣速； 終端速度ut(速度)：相當(dāng)于C點(diǎn)的氣速 uumf 為固定床 umfuut 稀相輸送 在固定床階段，粒子之間的空隙形成了許多曲曲彎彎的小通道。氣體流過(guò)這些小通道時(shí)因摩擦阻力而產(chǎn)生壓降，摩擦阻力與氣體的流速的平方成正比,因此氣體流速越大,產(chǎn)生的床層壓力降越大。28分析:流化床的壓降不隨氣速的變化而改變？當(dāng)氣速增大到B點(diǎn)，作用于床層的各力達(dá)到平衡，整個(gè)床層被懸浮起來(lái)而固體顆粒自由運(yùn)動(dòng)，即