炼油工艺学PPT课件第十章催化裂化催化裂化2-ch3-s.pptVIP

催化裂化 Catalytic Cracking 绪 论 燃料生产中一个重要的问题：如何将原油中的重质馏分油甚至渣油转化成轻质燃料产品？ 重质油转化为轻质油 从大分子分解为较小的分子 主要依靠分解反应（热反应和催化反应） 从低H/C的组成转化成较高H/C的组成 脱碳（溶剂脱沥青、催化裂化、焦炭化等） 加氢（加氢裂化） Catalytic Cracking Process 原油二次加工中最重要的一个加工过程 最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质油品的生产中占有很重要的地位。 原料: 重质馏分油，主要是直馏减压馏分油（VGO），焦化重馏分油（CGO，通常须经加氢精制）；还有减压渣油、脱沥青的减压渣油、加氢处理重油等 Catalytic Cracking 原料油在500℃左右、2～4atm及与裂化催化剂接触的条件下，经裂化反应生成气体、汽油、柴油、重质油及焦炭。 反应产物的产率与原料性质、反应条件及催化剂性能有密切的关系。 主要目的是生产高辛烷值汽油；在大量生产汽油的同时，提高柴油产率。 产品产率分布及特点 气体产率约10％～20％，主要是C3、C4 汽油产率约30％～60％，其RON约80～90，安定性也较好； 柴油产率约0～40％，其十六烷值较直馏柴油低，安定性也较差； 焦炭产率约5％～7％，掺渣时的焦炭产率更高可达8％～10％。 Catalytic Cracking 技术发展：反应-再生型式和催化剂性能两个方面 一个工业催化裂化装置必须包括反应和再生两个部分。 催化裂化：固定床fixed-bed 、移动床moving-bed 、流化床fluidized-bed和提升管riser催化裂化四个阶段 单体烃的催化裂化反应 烷烃：主要发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃。多从中间的C－C键处断裂，分子越大越易断裂 烯烃：主要反应也是分解反应，同时还有异构化，氢转移和芳构化反应 。 环烷烃：主要反应有分解、脱氢和异构化 芳香烃：芳环十分稳定，但芳环上的烷基侧链很容易断裂生成较小分子的烯烃；多环芳烃主要发生缩合反应。 石油馏分的催化裂化反应 烃类进行催化裂化反应的先决条件是在催化剂表面上的吸附 碳原子数相同的各族烃类在催化剂上吸附能力的强弱顺序为：稠环芳烃＞稠环环烷烃＞烯烃＞单烷基侧链的单环芳烃＞环烷烃＞烷烃 对同族烃，大分子的吸附能力比小分子的强 化学反应速率的高低顺序大致为： 烯烃＞大分子单烷基侧链的单环芳烃＞异构烷烃及环烷烃＞小分子单烷基侧链的单环芳烃＞正构烷烃＞稠环芳烃 石油馏分的催化裂化反应 是一种复杂的平行-顺序反应 重要特点是反应深度对各产品产率的分布有重要影响 随反应时间的延长，转化率提高，最终产物气体和焦炭的产率一直增大。汽油的产率开始增加，经过一最高点后则又下降。对于柴油也有一最高点，只是这个最高点出现在转化率较低的时候。 二次反应：适当控制 催化裂化反应的热效应 分解反应、脱氢反应等是吸热反应，而氢转移反应、缩合反应等则是放热反应催化裂化反应总是表现为吸热反应 反应热的表示方法： 以生成的汽油量或“汽油+气体”量为基准 以新鲜原料为基准 以催化反应生成的焦炭量（催化碳）为基准，一般为9127kJ/kg，反应温度510℃ 基 本 概 念 转化率：两种表示方法 基 本 概 念 空速和反应时间 空速的单位是h-1，空速越高，表明催化剂与油的接触时间越短，装置处理能力越大。空速的大小反映了反应时间的长短，人们常用空速的倒数相对地表示反应时间，称为假反应时间。 剂油比 催化剂在两器之间的循环量与总进料量之比 影响催化裂化反应的主要因素 催化剂活性： 提高催化剂活性有利于提高反应速度，得到较高的转化率，可提高反应器处理能力；并有利于促进氢转移和异构化反应，裂化产品饱和度较高、含异构烃较多。 催化剂上焦炭的沉积量主要与催化剂在反应器内的停留时间有关，同时与剂油比亦有关。剂油比大时，单位催化剂上的积炭量较少，催化剂活性下降的程度相应地要少些，并且原料与催化剂的接触机会也更充分。这有利于提高反应速度 。 剂油比的大小受装置总热平衡特别是反应温度控制 影响催化裂化反应的主要因素 反应温度：提升管出口温度 提高反应温度可使 反应速度加快，转化率提高； 气体中C1和C2增多，产品的不饱和度增大； 在转化率不变的情况下，汽油产率降低，气体产率增加，焦炭产率降低；并且汽油中烯烃和芳烃含量增加，汽油的辛烷值提高。 反应温度是调节反应速度和转化率的主要工艺参数，不同的产品方案选择不同的反应温度。 反应温度靠催化剂循环量来调节。 影响催化裂化反应的主要因素 原料性质 沸点范围相似