催化裂化工藝原理技術培訓課件

催化裂化工藝原理技術培訓2006年3月催化裂化工藝原理技術培訓1目錄CH1催化裂化概述CH2原料和產(chǎn)品CH3催化裂化的反應種類CH4反應機理與方程式CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送CH6反應－再生工藝技術CH7催化裂化的三大平衡CH8催化裂化的一些基本概念CH9催化裂化工藝流程目錄CH1催化裂化概述2CH1催化裂化概述1、概述1）催化裂化是目前我國最重要的二次加工工藝，是最重要的重質油輕質化過程之一。2）肩負著我國80%以上汽油與30%以上柴油的生產(chǎn)任務。CH1催化裂化概述1、概述33）這是由我國原油重質餾分多的特點決定的。4）大于350℃餾分占60%-70%以上5）必須有強大的二次加工工藝，滿足國民經(jīng)濟對輕質油品的需求。3）這是由我國原油重質餾分多的特點決定的。42、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進前蘇聯(lián)移動床催化裂化（小球催化劑）1965年五朵金花之一流化催化裂化在撫順石油二廠建成投產(chǎn)五朵金花：催化裂化、催化重整、延遲焦化、尿素脫蠟、微球催化劑與添加劑2、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進前蘇52.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術的發(fā)展。2.3、1984年石家莊煉油廠大慶全常渣催化裂化的工業(yè)運行，翻開了我國重油催化裂化的新篇章。2.4、九十年代初，前郭煉油廠實現(xiàn)了吉林原油全減壓渣油催化裂化；1998年大慶全減渣在燕化煉油廠實行了工業(yè)化。2.5、九十年代，催化裂化家族技術生產(chǎn)低烯烴成為催化裂化技術的又一新領域。2.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術62.6、新世紀初，兩段提升管催化裂化技術工業(yè)化，是提升管催化裂化技術的又一新里程碑2.7、多種汽油降烯烴技術與催化劑的開發(fā)，提高了產(chǎn)品質量，滿足環(huán)保法規(guī)要求。MGD、MIP、FDFCC、ARFCC(輔助提升管)DOCO、LBO等系列降烯烴催化劑2.6、新世紀初，兩段提升管催化裂化技術工業(yè)化，是提升管催化7（1）經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，工藝技術已非常成熟（2）能最大量生產(chǎn)高RON汽油組分與低碳烯烴（3）原料適應性較廣（從VGO、CGO、DAO到AR、VR）

3.催化裂化的技術特點（1）經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，工藝技術已非常成熟3.催化裂化的8（4）反應轉化深度較高，輕油及LPG收率較高（5）裝置壓力等級不高，操作條件相對緩和，投資較省(相對加氫裂化)（6）LPG中含有大量低分子烯烴，利用價值非常高，能生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品（4）反應轉化深度較高，輕油及LPG收率較高94催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進工藝、設備、催化劑技術，提高輕收，多吃重劣油，長周期運行。2）清潔燃料生產(chǎn)。3）開發(fā)新的催化裂化工藝和催化劑。4）環(huán)保生產(chǎn)，減少污染物排放。5）催化裂化與其它工藝相結合。6）過程模擬與計算機過程自控研究應用。7）新型的催化裂化材料的開發(fā)。4催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進工藝、設備、催化劑技術，提10CH2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。最初催化裂化所用原料有直餾減壓餾分油VGO、焦化重餾分油CGO。后來摻煉更重的油品做為催化裂化原料，減壓渣油、脫瀝青減壓渣油、加氫處理重油等摻入減壓餾分油中混合進料。摻入量：受金屬含量和殘?zhí)剂肯拗?。CH2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。112.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

CGOcokeroil

DAOdeasphaltedoil

比重：0.86-0.93殘?zhí)迹?.3-10

Ni+V：3-10PPmH含量：11.8-13%

氫平衡是制約催化裂化產(chǎn)品分布的關鍵。2.1原料2.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

122.1.2評價催化裂化原料的指標：餾分組成、特性因數(shù)K值、相對密度、苯胺點、殘?zhí)?、含硫量、含氮量、金屬含量?）餾分組成：流程范圍300－500℃，密度小于0.92g/cm3。2）烴類族組成：環(huán)烷烴多的原料，易裂化LPG、GAS多，RON高，催化理想原料。2.1.2評價催化裂化原料的指標：13烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。芳烴多，難裂化，LPG、GAS少，生焦量多。烴類的生焦能力排序：芳烴>烯烴>環(huán)烷烴>烷烴3）特性因數(shù)K標明原料的裂化性能和生焦傾向，K值越大，易裂化，生焦傾向小。烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。144）殘?zhí)挤从沉嗽现猩刮镔|的多少。餾分油0.4％，渣油4－8％，生焦大，熱量過剩，因此現(xiàn)在的催化裂化要解決生焦量大的問題，解決剩余熱的問題。5）含硫、含氮4）殘?zhí)?5硫含量多，轉化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性差，小于0.3％氮含量多，堿性氮化物能強烈吸附在催化劑表面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5％；中性氮化物對使油品安定性下降。6）金屬含量：鈉、鐵、鎳、釩、銅要嚴格限制重金屬含量，對催化劑產(chǎn)生毒素作用，活性下降，選擇性差，生焦大。硫含量多，轉化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性16鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。鎳小于10ug/g，釩小于1ug/g。鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。172.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品1）氣體氣體產(chǎn)率10－20％——H2,H2S——C1-C2干氣10-20%——C3-C4液態(tài)烴2）液體：包括汽油、柴油、重柴油、油漿2.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品18液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿5－10％。3）焦炭焦炭產(chǎn)率5－10％。焦炭分為：催化碳、附加焦碳、可汽提焦、污染焦液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿192.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點

products

m%

H%

drygasC1~C2<519~23LPGC3~C410~1614.9~15.5gasolineRON=88~9330~6013.2~14.0原料LCOCN=~4020~40

10~12.5(slurryoil)稠環(huán)芳烴多8.5~10coke只利用燒焦熱5~106~8LCOLightcycleoil輕循環(huán)油，即催化柴油HCOHeavycycleoil重循環(huán)油，即回煉油2.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點LCO202.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛烷值汽油的原料：丁烯、異丁烷－－－高辛烷值汽油異丁烯－－－高辛烷值組份MTBE丙?。郾?、聚丙烯氰丙烷、丁烷－－－裂解制乙烯干氣中的乙烯－－－乙苯、苯乙烯、制氫C3/C4－－－民用液化氣2.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛212.3原料與產(chǎn)品分析指標1原料指標餾程，含水，密度，殘?zhí)挤治鰣蟾娈a(chǎn)品質量指標控制汽油：10％不大于70℃干點不大于210℃液化氣：C5含量(v/v)不大于3％柴油：閃點不小于55℃2.3原料與產(chǎn)品分析指標1原料指標22凝固點－10℃，0℃，＋5℃干氣：C3以上含量(v/v)不大于3％油漿：固體含量不大于2g/L密度不大于1000Kg/m3凝固點－10℃，0℃，＋5℃23CH3催化裂化的反應種類3.1催化裂化主要的化學反應1催化裂化原料主要由各種烴組成，先從單體烴角度分析其反應行為，了解各類烴在FCC條件下發(fā)生的主要化學反應

詳細反應見下圖CH3催化裂化的反應種類3.1催化裂化主要的化學反應24Feedcomponent

Intermediate

products(進料組成)中間產(chǎn)品Cracking

Paraffin&sidechains

paraffin烷烴側鏈烴naphthene

olefins環(huán)烷烴烯烴Isomerization異構化

Aromatization

芳構化H-transfer

Cracking

olefiniso-olefinAromatic芳香烴Polymerization聚合

cokeAromatic芳香烴

Cracking

Cracking

Condensation縮合

各種烴類催化裂化反應網(wǎng)絡示意圖FeedcomponentI25催化裂化工藝原理技術培訓課件261）烷烴：分解反應2）烯烴：分解反應、異構化反應、氫轉移反應、芳構化反應3）環(huán)烷烴：分解反應、異構化反應、氫轉移反應4）芳香烴：脫烷基反應、側鏈異構化（3個C以上）、多環(huán)縮合反應

1）烷烴：分解反應273.2化學反應的特點1）烷烴斷鍵在正構中間，異構在叔C原子的?鍵。2）烯烴很活波，反應速率快，催化主要反應。分解反應速率2倍烷烴，規(guī)律與烷烴相似，3.2化學反應的特點28異構有骨架異構、雙鍵位移異構、幾何異構三種。氫轉移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉移反應比分解反應慢的多。低溫高活性有利于氫轉移反應，高溫相對抑止氫轉移，生產(chǎn)高辛烷值汽油。芳構化主要是脫氫形成。異構有骨架異構、雙鍵位移異構、幾何異構三種。293）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側鏈叔C原子的?鍵，速率較快。氫轉移生成大環(huán)和芳烴。4）芳核在催化裂化條件下極穩(wěn)定。脫烷基反應在側鏈C-C之間，側鏈長易斷裂。總的來說分解反應是主反應：分解速率烯烴>環(huán)烷烴、異構烷烴>正構烷烴>芳烴辛烷值大小順序：芳烴、異構烯烴>異構烷烴、烯烴>環(huán)烷烴>正構烷烴3）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側鏈叔C原子的?鍵，速率較快。氫轉移30總結催化裂化反應存在5種：分解（裂化）反應氫轉移反應異構化反應芳構化反應縮合、聚合等生焦反應總結催化裂化反應存在5種：31CH4催化裂化化學反應機理4.1正碳離子學說1、正碳離子的生成

H正碳離子:缺少一對價電子的碳所形成的烴離子，RCH+正碳離子來源:一個烯烴分子獲得一個氫離子H+

H+來源：催化劑表面CH4催化裂化化學反應機理4.1正碳離子學說322、反應機理以正十六烯催化裂化反應為例說明正碳離子學說正十六烯從催化劑表面獲得一個H+生成正碳離子或者正十六烯從已生成正碳離子獲得H+

HC16H32+C3H7+C5H11-C-C10H21+C3H6+2、反應機理33大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂

HβHC5H11-C-CH2-C9H19C5H11-C=CH2+CH2-C8H17

+

+生成的正碳離子是伯正碳離子，伯正碳離子不夠穩(wěn)定易于變成仲正碳離子，又接著在β位置上斷裂。繼續(xù)反應直至不能再斷裂的小正碳離子（C3H7+、C4H9+）為止。

正碳離子將H+還原給催化劑，本身變成烯烴，反應終止C3H7+C3H6+H+遵循正碳離子反應機理的反應結果是產(chǎn)品中C3、C4、異構物較多大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂34正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：叔正碳離子>仲正碳離子>伯正碳離子正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：354.2石油餾分的催化裂化反應前面從單體烴角度，討論了催化裂化過程中發(fā)生的主要化學反應和反應機理，但這些研究還不能解決一些生產(chǎn)實際問題（如原料生焦）。因催化原料畢竟不是單體烴，而是組成復雜的石油餾分

在FCC反應過程中，石油餾分中的各種烴類相互之間究竟會發(fā)生什么影響？影響的結果又如何？這些都無法從單體烴的裂化反應中得到考察4.2石油餾分的催化裂化反應前面從單體烴角度，討論了催化裂36研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應屬于氣-固非均相催化反應1、氣-固非均相催化反應過程---七個步驟

外擴散原料分子由主氣流擴散到催化劑外表面

內擴散原料分子由催化劑外表面擴散到內表面

吸附原料分子在催化劑內表面吸附

反應原料分子反應生成產(chǎn)物

脫附產(chǎn)物分子從催化劑內表面脫附

內擴散產(chǎn)物分子從催化劑內表面擴散到外表面

外擴散產(chǎn)物分子由催化劑外表面擴散到主氣流構成表面化學反應FCC反應的控制步驟反應先決條件研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應屬于氣-固非均相催化37吸附能力：

稠環(huán)芳烴>稠環(huán)環(huán)烷烴>烯烴>單烷基側鏈單芳>環(huán)烷烴>烷烴反應能力：烯烴>大分子單烷基側鏈單芳>異構烷烴、環(huán)烷烴>正構烷烴>稠環(huán)芳烴從以上分析看出，吸附能力強的烴分子將首先占據(jù)cat.活性中心進行反應。但若吸附能力強，反應能力卻差，則會阻礙其它烴分子反應。研究發(fā)現(xiàn)，在一定反應條件下，各種烴類在cat.上的吸附能力和反應能力有很大差別吸附能力：從以上分析看出，吸附能力強的烴分子將38稠環(huán)芳烴吸附力最強，反應速率最差，易生焦，不是理想催化原料。環(huán)烷烴吸附力和反應速率都不錯，是催化比較理想的原料。稠環(huán)芳烴吸附力最強，反應速率最差，易生焦，不是理想催化原料。39

2、石油餾分FCC反應特點

（1）催化裂化是一個復雜的平行-順序反應

平行-順序反應的重要特征重質油中間餾分汽油氣體

縮合產(chǎn)物焦炭2、石油餾分FCC反應特點平行-順序反應的40（2）提升管內催化反應有一次反應和二次反應。一次反應完成的初產(chǎn)物繼續(xù)進行二次反應。有利的：烯烴異構化、烯烴和烷烴氫轉移生成穩(wěn)定的烷烴和芳香烴。不利的：烯烴分解成干氣、丙稀和丁烯氫轉移飽和、烯烴和高分子芳烴縮合成焦。（2）提升管內催化反應有一次反應和二次反應。41因此在FCC生產(chǎn)中控制二次反應就出現(xiàn)了幾種操作方式：

回煉油回煉操作油漿的全回煉操作單程轉化的非回煉操作因此在FCC生產(chǎn)中控制二次反應就出現(xiàn)了幾種操作方式：424.3重油（渣油）的催化裂化反應重油和餾分油的FCC是有差別的。4.3.1、渣油組成特點與減壓餾分油比較，渣油在化學組成上有以下特點：（1）多環(huán)芳烴及膠質、瀝青質的含量較高渣油作催化原料時，會導致原料的殘?zhí)恐翟黾?，焦炭產(chǎn)率升高4.3重油（渣油）的催化裂化反應重油和餾分油的FCC是有差43以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別VGOVRVGOAR殘?zhí)?，m%0.27.50.15.0

Nim％0.24.3（2）渣油重金屬含量高，對催化劑影響大以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別44鎳：一般沉積在催化劑基質上，高溫下不會轉移到分子篩微孔中，不破壞催化劑結構，故對催化劑活性影響不大。但鎳促進脫氫反應，使催化劑選擇性變差，致使氣體和焦炭產(chǎn)率增加

若氣體中H2/CH4比值較高，說明鎳污染嚴重鎳：一般沉積在催化劑基質上，高溫下不會轉移到分子篩微孔中，不45釩：一般沉積在催化劑基質上，并會轉移到分子篩上，破壞催化劑結構，致使催化劑永久性失活，對催化劑活性影響大

我國原油一般Ni/V>1.0釩：一般沉積在催化劑基質上，并會轉移到分子篩上，破壞催化劑結46鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性

必須重視原油預處理，提高脫鹽效率，脫后含鹽＜3mg/l；其中Na+＜1mg/l。鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性47（3）硫、氮雜質含量較高

進入焦炭NOx、SO2/污染大氣VR中的S、N進入液體產(chǎn)品，導致產(chǎn)品質量下降堿性氮化物中和催化劑酸性活性中心

開發(fā)各種加氫處理--FCC組合工藝是煉化企業(yè)今后的重要發(fā)展方向！催化裂化工藝原理技術培訓課件48（4）渣油沸點高、粘度大，原料霧化、氣化難度加大

與餾分油不同，在渣油催化裂化過程中，同時存在

氣-固反應，類似餾分油反應液-固反應，主要是熱反應

主要是生焦反應少量發(fā)生熱裂化反應

要盡量減少液-固反應，目前主要靠高效霧化噴嘴、提高進料段溫度（4）渣油沸點高、粘度大，原料霧化、氣化難度加大49渣油組成的上述特點，正是加工過程中所要面臨的實際問題4.3.2、渣油催化裂化需解決的關鍵問題（1）提升管予提升段要有適當高溫、適當密度、穩(wěn)定的足量催化劑流動。（2）進料處良好的霧化和汽化是RFCC的關鍵，油滴霧化后粒徑要與催化劑粒徑盡可能一致（60-65μm）

高效霧化噴嘴

渣油組成的上述特點，正是加工過程中所要面臨的實際問題50（3）大劑油比、高溫短反應時間（4）提升管末端快分技術

快速汽提；快速分離；快速導出（三快技術）石油大學（北京）：FSC；CSCVQS；VSS粗旋+高升氣管與單級頂旋軟連接。（5）良好的再生技術（6）靈活方便的內外取熱技術（7）完善穩(wěn)妥的煙氣能量回收系統(tǒng)（3）大劑油比、高溫短反應時間51CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送主要了解流態(tài)化基本原理在催化裂化技術中具體應用一、流化床的重要特征二、Riser中的氣-固流動三、反-再系統(tǒng)催化劑的循環(huán)四，密相輸送的基本原理五，充氣流動壓降的計算CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送主要了解流態(tài)化基本原理在521、幾個概念固體、氣體、液體—流體、非流體，流化介質流化—在流化介質的作用下，使特定的固體粒子（例如CAT）具有流體性質聚式流化—以氣體為流化介質；重點討論散式流化—以液體為流化介質；流化床一、流化床的重要特征1、幾個概念一、流化床的重要特征532、流化床形成條件：容器（分布器）特定固體顆粒（A、B、C、D）CAT—A流化介質

固定床：固體顆粒緊密接觸呈堆積態(tài)氣速μf較小Lgμf=Klg△P（線性）2、流化床形成條件：54流化床：

μf

↑固體顆粒開始松動，脫離緊密接觸

μf

繼續(xù)↑床層開始膨脹，顆粒被氣流懸浮，作不規(guī)則運動—形成流化床

μf

再

↑在一定范圍△P＝C（基本不變）輸送床：

μf

繼續(xù)↑μf

>

μ帶（帶出速度）固體粒子被氣流帶出；△P↓

μf

越大，粒子帶出越多流化床：55幾組數(shù)據(jù)

臨界流化速度μ臨~0.05-0.07cm/s(0.5-0.7×10-3m/s)工業(yè)再生器μf

＝0.6-1.0m/s

μf

/μ臨~1000(流化系數(shù))帶出速度μ帶~0.05-0.07m/s固定床μf

＜

μ臨流化床μ臨＜

μf＜

μ帶輸送床μf>

μ帶膨脹比=H(實際床高)/起始流化床高幾組數(shù)據(jù)563、流態(tài)化域的分類散式流化床

μf

超過μ臨不多，固體顆粒開始脫離接觸，散在流化介質中，床層界面清晰穩(wěn)定，已具有流體特性鼓泡流化床μf

↑流化床中出現(xiàn)氣體聚集相（氣泡），氣泡上升至床面破裂，部分顆粒揚析到床層上面，形成稀相區(qū)，稀密相界面清晰。湍動床μf

↑到一段定程度，氣泡不穩(wěn)定，分裂成許多小氣泡，氣體夾帶顆?！∠酀舛仍黾樱∶芟嘟缑婺：磺?、流態(tài)化域的分類散式流化床57

快速床μf繼續(xù)↑氣體夾帶固體量達到飽和夾帶量，密相床只能靠一定的循環(huán)量維持，密相密度與循環(huán)量有關（燒焦罐）。

輸送床μf

再↑靠固體循環(huán)量也無法維持床層，進入氣力輸送狀態(tài)（提升管反應器）。

工業(yè)流化床能維持正常穩(wěn)定操作原因：（1）CAT顆粒不是單個運行，而是呈絮狀（2）旋風分離器回收量很大

快速床58流化床的重要特征-壓力降恒定現(xiàn)象流化床的重要特征-壓力降恒定現(xiàn)象59流態(tài)化域的分類流態(tài)化域的分類60二、提升管（Riser）中的氣-固流動(垂直管向上的稀相輸送)二、提升管（Riser）611、幾個重要概念（1）稀相輸送和密相輸送通常依氣固混合密度100kg/m3為界劃分稀相輸送：<100kg/m3，靠氣體流動或氣力輸送密相輸送：>100kg/m3，靠靜壓差推動在密相輸送中，cat.不被氣體加速，而是在少量氣體松動的流化狀態(tài)下，靠靜壓差的作用推動固粒運動，這是催化劑能在設備間循環(huán)流動的原因1、幾個重要概念在密相輸送中，cat.不被氣體加速，62（2）cat.滑落與滑落系數(shù)

slipofcat.Andslipfactor弄清催化劑的滑落指的是什么現(xiàn)象？CAT顆粒是被油氣攜帶向上運動,CAT上升速度總是比氣體上升速度慢—滑落現(xiàn)象上行式Riser有此現(xiàn)象分析：一般φ>1.0

φ;φ~1.0m/s

φ當氣速太小,氣流已不足支持固粒,固體密度增大,出現(xiàn)騰涌時的速度—噎塞速度

(Cat和空氣實驗數(shù)據(jù)1.5m/s)滑落系數(shù)定義：（2）cat.滑落與滑落系數(shù)slipofcat.A63圖中可見：隨氣速增加，滑落系數(shù)下降；當氣速超過20m/s以后，滑落系數(shù)接近1.0說明增大氣速有利于減少返混現(xiàn)象工業(yè)提升管推薦油氣線速予提升段3-5m/s進料段5-7.5m/s提升管出口8-18m/s圖中可見：64三、催化劑的循環(huán)1、輸送線路的幾種流動情況氣固同時向下流動：待生斜管（待生立管）、再生斜管氣固同時向上流動：Riser、燒焦罐稀相管氣體向上、固體向下流動：汽提段屬稀相輸送，其它均為密相輸送三、催化劑的循環(huán)屬稀相輸送，其它均652、催化劑的循環(huán)流動輸送

與壓力平衡壓力平衡是實現(xiàn)催化劑在工業(yè)裝置中循環(huán)流動與輸送的前提。

原則

推動力=阻力

關鍵

設備標高與密度再生催化劑待生催化劑2、催化劑的循環(huán)流動輸送

與壓力平衡壓力平衡是實現(xiàn)66壓力平衡計算壓力平衡計算67U型管兩端水的密度發(fā)生變化當閥門打開時，水將由1點自動流向2點

早期的Ⅳ

流化催化裂化裝置催化劑的循環(huán)流動同此原理

增壓風Cat.3、密相輸送的基本原理U型管兩端水的密度發(fā)生增壓風Cat.3、密相輸送的基本原理68圖中管路壓降有：管路摩擦壓降⊿Pf，管

閥壓降⊿Pv因方向、速度變化產(chǎn)生的壓降⊿PaCat.流經(jīng)1、2兩點間的壓降：Cat.由1點流向2點Cat.由2點流向1點

12料柱靜壓如何確定？4、充氣流動壓降的計算

重點討論料柱靜壓的計算圖中管路壓降有：12料柱靜壓4、充氣流動壓降的計695、料柱靜壓的計算–關鍵是確定密度（1）由氣-固流量確定，

稱其為實際密度適用條件：固粒向下流動或滑落系數(shù)等于1時的固粒向上流動5、料柱靜壓的計算–關鍵是確定密度（1）由氣-固流量確定70（2）由實測壓差確定，

稱其為視密度

要特別注意實際密度與視密度的差別！(雖數(shù)值相差不大)由實際密度和視密度計算的⊿P有不同的含義！

（2）由實測壓差確定，稱其為視密度71（3）工業(yè)裝置催化劑密度藏量計算（3）工業(yè)裝置催化劑密度藏量計算72CH6反應－再生工藝技術一、概述

反應再生系統(tǒng)是催化裂化裝置的核心，優(yōu)秀的組合直接決定了裝置的運行效益。1、反應系統(tǒng)（1）、作用：為高溫CAT與重質原料油提供接觸反應的空間和時間CH6反應－再生工藝技術一、概述73（2）、形式：提升管反應器：重質油加工——內提升管、外提升管兩段提升管汽油改質——雙提升管（FDFCC）輔助提升管(ARFCC)MIP工藝（兩反應區(qū)，上粗下細）

提升管+床層反應：多產(chǎn)低烯烴氣體工藝（DCC）（2）、形式：74（3）、結構：●予提升段：提供均勻流動的熱Catuf--3-5m/sT--680-700℃γ–400-450kg/m3●進料段:僅汽化不反應高效霧化噴嘴霧化油滴Dmf60-65μT–550-580℃霧化蒸汽量5-6%（FEED)

（3）、結構：75反應段：t–480-520℃τ—常規(guī)提升管2-3s最大產(chǎn)輕質油0.8-1.0s多產(chǎn)LPCτ↑汽油改質降烯烴τ↑4-6sT↓反應段：t–480-520℃76●快速分離區(qū)：慣性分離—傘帽；倒L；三葉型等效率70-80%；兩級頂旋分器離心力分離—粗旋分器；FSC、CSC、VQS等效率95-98%；單級頂旋分器★三快分離技術—快速汽提、快速分離、快速引出●汽提段—汽提出隱含在催化劑內富含氫的重質烴類；結構—圓筒形設備內裝多層擋板或無擋板擋板—人字、圓盤、折邊高效擋板催化劑呈移動床向下流動、汽提蒸汽向上流動蒸汽量3-4‰（催化劑循環(huán)量）

●影響因素—汽提段藏量、汽提時間、汽提蒸汽量、氣固的接觸效率、及汽提段溫度。

●快速分離區(qū)：77（4）、反應沉降器：安裝提升管末段、快分設備、汽提段頂旋分器、油氣集氣室等的圓筒形設備（4）、反應沉降器：782、再生系統(tǒng)（1）作用：燒去沉積在催化劑表面、內部與孔隙內的積碳，恢復催化劑活性（2）、形式：①、流化床類型：湍流床再生、輸送床（快速床）再生（燒焦罐稀相管）②、燒焦流程：單段再生、兩段再生2、再生系統(tǒng)79（1）物料平衡（2）壓力平衡（3）熱平衡（4）焦碳平衡（5）催化劑平衡（6）油漿固體含量平衡（7）水平衡（8）氧平衡（9）重金屬平衡（10）氫平衡4、反應再生系統(tǒng)十大平衡

（1）物料平衡4、反應再生系統(tǒng)十大平衡80進料與產(chǎn)品中的氫含量

原料—12-13.5%

干氣（C2以下氣體）>19%

LPG（C3+C4）>15%

汽油—12.9-13.5%

輕柴油—10.2-11.9%

油漿—9.2-10.5%

焦碳—7~8%

努力降低干氣產(chǎn)率提高輕質產(chǎn)品收率，有現(xiàn)實意義

降低干氣產(chǎn)率比降低焦碳產(chǎn)率意義更大進料與產(chǎn)品中的氫含量

原料—12-13.5%

干氣（C281五、反再系統(tǒng)幾個重要的參數(shù)控制

1、原則控制流程五、反再系統(tǒng)幾個重要的參數(shù)控制

1、原則控制流程822、反應壓力開工中兩器流化后，進料前—開工蝶閥進料后，氣壓機未升速—入口放火炬生產(chǎn)運行中—氣壓機轉速（反飛動量）3、提升管反應器

目標：進料量、最多的目的產(chǎn)品措施：（1）量體裁衣、選擇催化劑（2）氣固兩相良好的接觸環(huán)境（3）適當?shù)姆磻獣r間τ（終止劑）（4）高效霧化噴嘴與快分系統(tǒng)（5）滿足需要的C/O（6）選擇合適的反應溫度2、反應壓力83

4、再生壓力煙機入口蝶閥；雙動滑閥5、燒焦效果一般要求再生劑殘?zhí)迹?.1%影響因素：高效再生工藝，氣固良好的接觸條件再生溫度再生催化劑藏量與燒焦時間氧分壓4、再生壓力846、催化劑跑損正常單耗0.5-1.0kg/t，高單耗1.5-2.5kg/t影響催化劑損失的因素：床層流化狀態(tài)；旋分器入口濃度旋分器的回收效率η跑損

100萬噸/年RFCCU（自然跑損）η99.99%單耗0.56kg/t560噸/年η99.98%單耗1.12kg/t↑50%1120噸/年η99.97%單耗1.68kg/t↑200%1680噸/年

ρ6kg/m3單耗0.56kg/tρ8kg/m3單耗0.75kg/t↑34%ρ10kg/m3單耗0.93kg/t↑66%6、催化劑跑損85影響因素分析（1）床層流化質量變差（2）催化劑質量（3）催化劑在系統(tǒng)中破碎（4）旋分器設計、制造、安裝質量及料腿翼閥的匹配突發(fā)性催化劑跑損：（1）床層流化質量變差（2）回收系統(tǒng)設備損壞、堵塞影響因素分析86CH7催化裂化的三大平衡催化裂化的三大平衡：物料平衡壓力平衡熱量平衡CH7催化裂化的三大平衡催化裂化的三大平衡：877.1物料平衡物料平衡：入方（原料油）＝出方（各產(chǎn)品量之和

注意

(1)回煉油與回煉油漿不計入物料平衡；外甩煉油漿應計入物料平衡；原料油與干氣由計量表確定，焦炭由再生熱量計算得到，其它產(chǎn)品則由計量表與大罐計量共同確定。（2）干氣量要扣除其中的煙氣組分如果產(chǎn)品總量/進料量>98.5%則數(shù)據(jù)可信。7.1物料平衡物料平衡：入方（原料油）＝出方（各產(chǎn)品量之和887.2壓力平衡兩器壓力平衡：包括兩個平衡7.2.1再生劑循環(huán)線路的壓力平衡推動力：1）再生器頂部壓力（絕壓）2）再生器稀相段靜壓3）淹流管以上密相床層靜壓4）淹流管靜壓5）再斜管靜壓6）滑閥以下斜管的靜壓7.2壓力平衡兩器壓力平衡：包括兩個平衡89阻力：1）沉降器頂部壓力（絕壓）2）沉降器稀相段靜壓3）提升管進料口以上部分靜壓4）預提升段靜壓5）快分或粗旋形成的壓降6）再閥壓降注：管路摩擦阻力壓降小，粗算忽略。阻力：90推動力＝阻力根據(jù)已知量來計算未知量：設計中用來計算再閥壓降；標定中來計算再閥壓降是否在設計范圍內，是否在生產(chǎn)操作中壓降合理。一般再閥壓降：20－40KPa合理推動力＝阻力917.2.2待生劑循環(huán)線路的壓力平衡推動力：1）沉降器頂部壓力（絕壓）2）沉降器稀相段靜壓3）下料口以上密相段靜壓4）待生線路靜壓5）待閥下線路靜壓7.2.2待生劑循環(huán)線路的壓力平衡推動力：92阻力：1）再生器頂部壓力（絕壓）2）稀相段靜壓3）待生出料口以上密相段靜壓（本裝置有2段密相靜壓，分開計算一密、二密）4）大孔分布板壓降6）待閥壓降注：管路摩擦阻力壓降小，粗算忽略。阻力：93推動力＝阻力計算待閥壓降是否正常。床層靜壓KPa＝密度×高度差×9.81×10－37.2.3催化壓力平衡的重要性

知道了以上反應－再生系統(tǒng)存在的兩個壓力平衡后，很容易明白催化劑在反再系統(tǒng)是怎么流動的，在正常操作時為何控制壓力平衡的關系。推動力＝阻力941）是保證催化劑輸送的最關鍵因素。2）是流化床催化裂化裝置正常運行的保障。3）是裝置安全生產(chǎn)的重要因素。由于存在操作波動，裝置有自保聯(lián)鎖系統(tǒng)來保障安全狀態(tài)。7.2.4壓力平衡的控制生產(chǎn)過程中如何控制壓力平衡？1）是保證催化劑輸送的最關鍵因素。951）推動力增大影響反應器或再生器料位下降較快，破壞壓力平衡，嚴重造成油氣互竄，發(fā)生重大安全事故。2）阻力增大影響催化劑的流化，熱量平衡破壞，生產(chǎn)難以維持，易造成碳堆或死床。3）沉降器壓力用氣壓機富氣流量和汽輪機轉速來控制。4）再生器壓力用兩器差壓信號調節(jié)雙動滑閥來控制。5）待閥控制沉降器料面高度，維持壓力平衡所需的靜壓。1）推動力增大影響反應器或再生器料位下降較快，破壞壓力平衡，967.3熱量平衡催化裂化反應－－吸熱過程物理吸熱：原料、水汽等升溫化學吸熱：化學鍵斷裂、縮合、聚合再生－－放熱過程畫出熱平衡框圖，標注框圖進出熱量，熱平衡對應物料平衡計算，催化裂化計算中一般分成反應熱平衡和再生熱平衡。7.3熱量平衡催化裂化97總供熱：＝再生劑帶熱濕煙氣帶熱焦炭吸附熱總耗熱：反應需要熱水蒸氣升溫吸熱表面散熱原料從預熱溫度升溫至反應溫度7.3.1反應系統(tǒng)熱平衡總供熱：＝總耗熱：7.3.1反應系98總供熱：＝焦炭燃燒熱總耗熱：焦炭脫附熱主風升溫焦炭升溫帶入水汽升溫吹掃、松動介質升溫表面散熱加熱循環(huán)催化劑再生器取熱7.3.2再生系統(tǒng)熱平衡總供熱：＝總耗熱：7.3.2再生系997.3.3反再系統(tǒng)熱平衡催化裂化裝置另一個重要平衡就是熱量平衡。反應系統(tǒng)所需全部熱量（包括物理熱和化學熱）全部由再生燒焦的催化劑供熱。剩余熱由外取熱取走發(fā)生中壓蒸汽。煙氣帶走的高溫熱到余熱鍋爐取走。7.3.3反再系統(tǒng)熱平衡催化裂化裝置另一個重要平衡就是熱量平100CH8催化裂化的一些基本概念必須熟練掌握一些催化裂化的基本概念，判斷裝置運行中是否達到設計指標，分析產(chǎn)品分布是否合理等。轉化率對回煉型的裝置分單程轉化率和總轉化率CH8催化裂化的一些基本概念必須熟練掌握一些催化裂化的基本101公式中氣體是指干氣和LPG

裝置損失計入干氣回煉比=（回煉油+回煉油漿）/新鮮原料=(總轉化率/單程轉化率)–1公式中氣體是指干氣和LPG

裝置損失計入干氣回煉比=（102空速僅僅反映了反應時間的長短，與反應速度無關!反應時間對提升管反應器空速僅僅反映了反應時間的長短，與反應速度無關!反應時間對提升103對其它設備：再生器、沉降器裂化選擇性劑油比（C/O）＝催化劑循環(huán)量/總進料

劑油比高，轉化率高，生焦多。一般劑油比3－7，汽油方案5－7，柴油方案3－5。對其它設備：再生器、沉降器104再生器的燒碳強度

G－－催化劑循環(huán)量t/minW－－再生器催化劑藏量tC0、CR－－待劑和再劑含碳量％焦碳中氫碳比＝G(C0-CR)/W再生器的燒碳強度＝G(C0-CR)/W105CH9催化裂化工藝流程催化裂化裝置一般由三部分組成反應－再生系統(tǒng)分餾系統(tǒng)吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)CH9催化裂化工藝流程催化裂化裝置一般由三部分組成1069.1反應－再生系統(tǒng)反應部分原料油預熱后與高溫催化劑在提升管內接觸，在500℃左右反應2－4秒，裂化成混合油氣去分餾塔分成各油品組份。再生部分在670－700℃下燒去反應后催化劑內外表面沉積的焦炭，使催化劑恢復高活性。9.1反應－再生系統(tǒng)反應部分1079.2分餾系統(tǒng)460－510℃反應產(chǎn)物油氣進入分餾塔底部，分割出中間產(chǎn)品。塔頂：汽油和富氣側線：輕柴油至汽提塔

重柴油回煉油塔底：油漿回煉或甩出裝置9.2分餾系統(tǒng)460－510℃反應產(chǎn)物油氣進入分餾塔底部，分108還有幾個循環(huán)回流取熱，維持全塔熱平衡

塔頂循環(huán)回流一中循環(huán)回流二中循環(huán)回流油漿循環(huán)回流還有幾個循環(huán)回流取熱，維持全塔熱平衡1099.3吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)由吸收塔、再吸收塔、解析塔、穩(wěn)定塔組成。利用吸收和精餾的方法將富氣和粗汽油分離成干氣、液化氣、穩(wěn)定汽油。吸收塔將平衡罐的不凝氣吸收后成為貧氣。再吸收塔將貧氣再吸收后成為干氣出裝置。9.3吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)由吸收塔、再吸收塔、解析塔、穩(wěn)定塔組成。110解析塔將富吸收油和平衡罐凝縮油混合脫除C2組份，塔底脫乙烷汽油去穩(wěn)定塔做進料。穩(wěn)定塔將脫乙烷汽油分餾出C3/C4后，塔底出蒸汽壓飽和的穩(wěn)定汽油產(chǎn)品，塔頂出液化氣產(chǎn)品。解析塔將富吸收油和平衡罐凝縮油混合脫除C2組份，塔底脫乙烷汽111謝謝大家謝謝大家112催化裂化工藝原理技術培訓課件113催化裂化工藝原理培訓課作業(yè)題1、催化裂化裝置有什么作用，有何特點？2、催化原料和催化產(chǎn)品有哪些？3、催化裂化有哪些反應？4、簡單描述催化裂化反應機理？5、基本明白流態(tài)化概念與催化劑的流化輸送。6、掌握三大平衡，寫出反應、再生的熱平衡等式。催化裂化工藝原理培訓課作業(yè)題1、催化裂化裝置有什么作用，有何1147、掌握催化裂化的一些基本概念，默寫3個計算式。8、催化裂化裝置有哪些主要系統(tǒng)組成？寫出各系統(tǒng)的作用。9、簡述催化裂化裝置反應－再生工藝的作用和幾個重要的控制參數(shù)。10、了解催化裂化的發(fā)展方向。7、掌握催化裂化的一些基本概念，默寫3個計算式。115催化裂化工藝原理技術培訓2006年3月催化裂化工藝原理技術培訓116目錄CH1催化裂化概述CH2原料和產(chǎn)品CH3催化裂化的反應種類CH4反應機理與方程式CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送CH6反應－再生工藝技術CH7催化裂化的三大平衡CH8催化裂化的一些基本概念CH9催化裂化工藝流程目錄CH1催化裂化概述117CH1催化裂化概述1、概述1）催化裂化是目前我國最重要的二次加工工藝，是最重要的重質油輕質化過程之一。2）肩負著我國80%以上汽油與30%以上柴油的生產(chǎn)任務。CH1催化裂化概述1、概述1183）這是由我國原油重質餾分多的特點決定的。4）大于350℃餾分占60%-70%以上5）必須有強大的二次加工工藝，滿足國民經(jīng)濟對輕質油品的需求。3）這是由我國原油重質餾分多的特點決定的。1192、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進前蘇聯(lián)移動床催化裂化（小球催化劑）1965年五朵金花之一流化催化裂化在撫順石油二廠建成投產(chǎn)五朵金花：催化裂化、催化重整、延遲焦化、尿素脫蠟、微球催化劑與添加劑2、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進前蘇1202.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術的發(fā)展。2.3、1984年石家莊煉油廠大慶全常渣催化裂化的工業(yè)運行，翻開了我國重油催化裂化的新篇章。2.4、九十年代初，前郭煉油廠實現(xiàn)了吉林原油全減壓渣油催化裂化；1998年大慶全減渣在燕化煉油廠實行了工業(yè)化。2.5、九十年代，催化裂化家族技術生產(chǎn)低烯烴成為催化裂化技術的又一新領域。2.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術1212.6、新世紀初，兩段提升管催化裂化技術工業(yè)化，是提升管催化裂化技術的又一新里程碑2.7、多種汽油降烯烴技術與催化劑的開發(fā)，提高了產(chǎn)品質量，滿足環(huán)保法規(guī)要求。MGD、MIP、FDFCC、ARFCC(輔助提升管)DOCO、LBO等系列降烯烴催化劑2.6、新世紀初，兩段提升管催化裂化技術工業(yè)化，是提升管催化122（1）經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，工藝技術已非常成熟（2）能最大量生產(chǎn)高RON汽油組分與低碳烯烴（3）原料適應性較廣（從VGO、CGO、DAO到AR、VR）

3.催化裂化的技術特點（1）經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，工藝技術已非常成熟3.催化裂化的123（4）反應轉化深度較高，輕油及LPG收率較高（5）裝置壓力等級不高，操作條件相對緩和，投資較省(相對加氫裂化)（6）LPG中含有大量低分子烯烴，利用價值非常高，能生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品（4）反應轉化深度較高，輕油及LPG收率較高1244催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進工藝、設備、催化劑技術，提高輕收，多吃重劣油，長周期運行。2）清潔燃料生產(chǎn)。3）開發(fā)新的催化裂化工藝和催化劑。4）環(huán)保生產(chǎn)，減少污染物排放。5）催化裂化與其它工藝相結合。6）過程模擬與計算機過程自控研究應用。7）新型的催化裂化材料的開發(fā)。4催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進工藝、設備、催化劑技術，提125CH2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。最初催化裂化所用原料有直餾減壓餾分油VGO、焦化重餾分油CGO。后來摻煉更重的油品做為催化裂化原料，減壓渣油、脫瀝青減壓渣油、加氫處理重油等摻入減壓餾分油中混合進料。摻入量：受金屬含量和殘?zhí)剂肯拗啤H2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。1262.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

CGOcokeroil

DAOdeasphaltedoil

比重：0.86-0.93殘?zhí)迹?.3-10

Ni+V：3-10PPmH含量：11.8-13%

氫平衡是制約催化裂化產(chǎn)品分布的關鍵。2.1原料2.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

1272.1.2評價催化裂化原料的指標：餾分組成、特性因數(shù)K值、相對密度、苯胺點、殘?zhí)?、含硫量、含氮量、金屬含量?）餾分組成：流程范圍300－500℃，密度小于0.92g/cm3。2）烴類族組成：環(huán)烷烴多的原料，易裂化LPG、GAS多，RON高，催化理想原料。2.1.2評價催化裂化原料的指標：128烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。芳烴多，難裂化，LPG、GAS少，生焦量多。烴類的生焦能力排序：芳烴>烯烴>環(huán)烷烴>烷烴3）特性因數(shù)K標明原料的裂化性能和生焦傾向，K值越大，易裂化，生焦傾向小。烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。1294）殘?zhí)挤从沉嗽现猩刮镔|的多少。餾分油0.4％，渣油4－8％，生焦大，熱量過剩，因此現(xiàn)在的催化裂化要解決生焦量大的問題，解決剩余熱的問題。5）含硫、含氮4）殘?zhí)?30硫含量多，轉化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性差，小于0.3％氮含量多，堿性氮化物能強烈吸附在催化劑表面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5％；中性氮化物對使油品安定性下降。6）金屬含量：鈉、鐵、鎳、釩、銅要嚴格限制重金屬含量，對催化劑產(chǎn)生毒素作用，活性下降，選擇性差，生焦大。硫含量多，轉化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性131鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。鎳小于10ug/g，釩小于1ug/g。鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。1322.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品1）氣體氣體產(chǎn)率10－20％——H2,H2S——C1-C2干氣10-20%——C3-C4液態(tài)烴2）液體：包括汽油、柴油、重柴油、油漿2.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品133液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿5－10％。3）焦炭焦炭產(chǎn)率5－10％。焦炭分為：催化碳、附加焦碳、可汽提焦、污染焦液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿1342.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點

products

m%

H%

drygasC1~C2<519~23LPGC3~C410~1614.9~15.5gasolineRON=88~9330~6013.2~14.0原料LCOCN=~4020~40

10~12.5(slurryoil)稠環(huán)芳烴多8.5~10coke只利用燒焦熱5~106~8LCOLightcycleoil輕循環(huán)油，即催化柴油HCOHeavycycleoil重循環(huán)油，即回煉油2.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點LCO1352.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛烷值汽油的原料：丁烯、異丁烷－－－高辛烷值汽油異丁烯－－－高辛烷值組份MTBE丙稀－－－聚丙烯、聚丙烯氰丙烷、丁烷－－－裂解制乙烯干氣中的乙烯－－－乙苯、苯乙烯、制氫C3/C4－－－民用液化氣2.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛1362.3原料與產(chǎn)品分析指標1原料指標餾程，含水，密度，殘?zhí)挤治鰣蟾娈a(chǎn)品質量指標控制汽油：10％不大于70℃干點不大于210℃液化氣：C5含量(v/v)不大于3％柴油：閃點不小于55℃2.3原料與產(chǎn)品分析指標1原料指標137凝固點－10℃，0℃，＋5℃干氣：C3以上含量(v/v)不大于3％油漿：固體含量不大于2g/L密度不大于1000Kg/m3凝固點－10℃，0℃，＋5℃138CH3催化裂化的反應種類3.1催化裂化主要的化學反應1催化裂化原料主要由各種烴組成，先從單體烴角度分析其反應行為，了解各類烴在FCC條件下發(fā)生的主要化學反應

詳細反應見下圖CH3催化裂化的反應種類3.1催化裂化主要的化學反應139Feedcomponent

Intermediate

products(進料組成)中間產(chǎn)品Cracking

Paraffin&sidechains

paraffin烷烴側鏈烴naphthene

olefins環(huán)烷烴烯烴Isomerization異構化

Aromatization

芳構化H-transfer

Cracking

olefiniso-olefinAromatic芳香烴Polymerization聚合

cokeAromatic芳香烴

Cracking

Cracking

Condensation縮合

各種烴類催化裂化反應網(wǎng)絡示意圖FeedcomponentI140催化裂化工藝原理技術培訓課件1411）烷烴：分解反應2）烯烴：分解反應、異構化反應、氫轉移反應、芳構化反應3）環(huán)烷烴：分解反應、異構化反應、氫轉移反應4）芳香烴：脫烷基反應、側鏈異構化（3個C以上）、多環(huán)縮合反應

1）烷烴：分解反應1423.2化學反應的特點1）烷烴斷鍵在正構中間，異構在叔C原子的?鍵。2）烯烴很活波，反應速率快，催化主要反應。分解反應速率2倍烷烴，規(guī)律與烷烴相似，3.2化學反應的特點143異構有骨架異構、雙鍵位移異構、幾何異構三種。氫轉移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉移反應比分解反應慢的多。低溫高活性有利于氫轉移反應，高溫相對抑止氫轉移，生產(chǎn)高辛烷值汽油。芳構化主要是脫氫形成。異構有骨架異構、雙鍵位移異構、幾何異構三種。1443）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側鏈叔C原子的?鍵，速率較快。氫轉移生成大環(huán)和芳烴。4）芳核在催化裂化條件下極穩(wěn)定。脫烷基反應在側鏈C-C之間，側鏈長易斷裂?？偟膩碚f分解反應是主反應：分解速率烯烴>環(huán)烷烴、異構烷烴>正構烷烴>芳烴辛烷值大小順序：芳烴、異構烯烴>異構烷烴、烯烴>環(huán)烷烴>正構烷烴3）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側鏈叔C原子的?鍵，速率較快。氫轉移145總結催化裂化反應存在5種：分解（裂化）反應氫轉移反應異構化反應芳構化反應縮合、聚合等生焦反應總結催化裂化反應存在5種：146CH4催化裂化化學反應機理4.1正碳離子學說1、正碳離子的生成

H正碳離子:缺少一對價電子的碳所形成的烴離子，RCH+正碳離子來源:一個烯烴分子獲得一個氫離子H+

H+來源：催化劑表面CH4催化裂化化學反應機理4.1正碳離子學說1472、反應機理以正十六烯催化裂化反應為例說明正碳離子學說正十六烯從催化劑表面獲得一個H+生成正碳離子或者正十六烯從已生成正碳離子獲得H+

HC16H32+C3H7+C5H11-C-C10H21+C3H6+2、反應機理148大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂

HβHC5H11-C-CH2-C9H19C5H11-C=CH2+CH2-C8H17

+

+生成的正碳離子是伯正碳離子，伯正碳離子不夠穩(wěn)定易于變成仲正碳離子，又接著在β位置上斷裂。繼續(xù)反應直至不能再斷裂的小正碳離子（C3H7+、C4H9+）為止。

正碳離子將H+還原給催化劑，本身變成烯烴，反應終止C3H7+C3H6+H+遵循正碳離子反應機理的反應結果是產(chǎn)品中C3、C4、異構物較多大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂149正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：叔正碳離子>仲正碳離子>伯正碳離子正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：1504.2石油餾分的催化裂化反應前面從單體烴角度，討論了催化裂化過程中發(fā)生的主要化學反應和反應機理，但這些研究還不能解決一些生產(chǎn)實際問題（如原料生焦）。因催化原料畢竟不是單體烴，而是組成復雜的石油餾分

在FCC反應過程中，石油餾分中的各種烴類相互之間究竟會發(fā)生什么影響？影響的結果又如何？這些都無法從單體烴的裂化反應中得到考察4.2石油餾分的催化裂化反應前面從單體烴角度，討論了催化裂151研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應屬于氣-固非均相催化反應1、氣-固非均相催化反應過程---七個步驟

外擴散原料分子由主氣流擴散到催化劑外表面

內擴散原料分子由催化劑外表面擴散到內表面

吸附原料分子在催化劑內表面吸附

反應原料分子反應生成產(chǎn)物

脫附產(chǎn)物分子從催化劑內表面脫附

內擴散產(chǎn)物分子從催化劑內表面擴散到外表面

外擴散產(chǎn)物分子由催化劑外表面擴散到主氣流構成表面化學反應FCC反應的控制步驟反應先決條件研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應屬于氣-固非均相催化152吸附能力：

稠環(huán)芳烴>稠環(huán)環(huán)烷烴>烯烴>單烷基側鏈單芳>環(huán)烷烴>烷烴反應能力：烯烴>大分子單烷基側鏈單芳>異構烷烴、環(huán)烷烴>正構烷烴>稠環(huán)芳烴從以上分析看出，吸附能力強的烴分子將首先占據(jù)cat.活性中心進行反應。但若吸附能力強，反應能力卻差，則會阻礙其它烴分子反應。研究發(fā)現(xiàn)，在一定反應條件下，各種烴類在cat.上的吸附能力和反應能力有很大差別吸附能力：從以上分析看出，吸附能力強的烴分子將153稠環(huán)芳烴吸附力最強，反應速率最差，易生焦，不是理想催化原料。環(huán)烷烴吸附力和反應速率都不錯，是催化比較理想的原料。稠環(huán)芳烴吸附力最強，反應速率最差，易生焦，不是理想催化原料。154

2、石油餾分FCC反應特點

（1）催化裂化是一個復雜的平行-順序反應

平行-順序反應的重要特征重質油中間餾分汽油氣體

縮合產(chǎn)物焦炭2、石油餾分FCC反應特點平行-順序反應的155（2）提升管內催化反應有一次反應和二次反應。一次反應完成的初產(chǎn)物繼續(xù)進行二次反應。有利的：烯烴異構化、烯烴和烷烴氫轉移生成穩(wěn)定的烷烴和芳香烴。不利的：烯烴分解成干氣、丙稀和丁烯氫轉移飽和、烯烴和高分子芳烴縮合成焦。（2）提升管內催化反應有一次反應和二次反應。156因此在FCC生產(chǎn)中控制二次反應就出現(xiàn)了幾種操作方式：

回煉油回煉操作油漿的全回煉操作單程轉化的非回煉操作因此在FCC生產(chǎn)中控制二次反應就出現(xiàn)了幾種操作方式：1574.3重油（渣油）的催化裂化反應重油和餾分油的FCC是有差別的。4.3.1、渣油組成特點與減壓餾分油比較，渣油在化學組成上有以下特點：（1）多環(huán)芳烴及膠質、瀝青質的含量較高渣油作催化原料時，會導致原料的殘?zhí)恐翟黾?，焦炭產(chǎn)率升高4.3重油（渣油）的催化裂化反應重油和餾分油的FCC是有差158以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別VGOVRVGOAR殘?zhí)?，m%0.27.50.15.0

Nim％0.24.3（2）渣油重金屬含量高，對催化劑影響大以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別159鎳：一般沉積在催化劑基質上，高溫下不會轉移到分子篩微孔中，不破壞催化劑結構，故對催化劑活性影響不大。但鎳促進脫氫反應，使催化劑選擇性變差，致使氣體和焦炭產(chǎn)率增加

若氣體中H2/CH4比值較高，說明鎳污染嚴重鎳：一般沉積在催化劑基質上，高溫下不會轉移到分子篩微孔中，不160釩：一般沉積在催化劑基質上，并會轉移到分子篩上，破壞催化劑結構，致使催化劑永久性失活，對催化劑活性影響大

我國原油一般Ni/V>1.0釩：一般沉積在催化劑基質上，并會轉移到分子篩上，破壞催化劑結161鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性

必須重視原油預處理，提高脫鹽效率，脫后含鹽＜3mg/l；其中Na+＜1mg/l。鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性162（3）硫、氮雜質含量較高