石油化学12.pptxVIP

石油化学石油催化裂化的化学原理Catalytic Cracking概述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 重质油轻质化 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）催化裂化的原料和产品催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，也是重油轻质化的核心工艺 ，是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手段。 催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油、焦化馏分油)、常压重油、减渣(掺一部分馏分油)、脱沥青油。主要控制指标：金属含量和残碳值反应条件： 460～530℃，2～4atm，催化剂。 产品分布及特点：气体: 10～20%，气体中主要是C3、C4，烯烃含量很高 汽油:产率在 30～60%之间，ON高，RON可达90左右 柴油:产率在 0～40%， CN较低，需调和或精制 油浆：产率在 0～10% 焦炭:产率在 5%～10%，C:H=1:0.3～1 反 应：吸热过程催化裂化分解等反应生成气体、汽油等小分子产物 再 生：放热过程催化裂化反应缩合反应生成焦炭 催化裂化的发展过程技术发展：反应-再生型式（工艺）和催化剂性能概述一、催化裂化在炼油过程中的地位催化裂化是现代化炼油厂用来改质重质馏分和渣油的核心技术。我国车用汽油70--80%是来自催化裂化汽油；柴油产量的30％以上来自催化裂化；炼油企业中一半以上的效益依靠催化裂化。催化裂化的发展阶段1．天然白土和固定床催化裂化2．合成硅铝催化剂和移动床催化裂化 ① 移动床催化裂化 ② 流化床催化裂化3．分子筛催化剂和提升管催化裂化催化裂化的发展阶段催化裂化工艺流程催化裂化技术发展方向 ① 加工重质原料 ② 降低能耗 ③ 减少环境污染 ④ 适应多种生产需要的催化剂和工艺 ⑤ 过程模拟和计算机应用 石油烃类的催化裂化反应一、单体烃的催化裂化反应1．各类单体烃的裂化反应 (1). 烷 烃 烷烃主要发生分解反应，例如 ：生成小分子的烷烃和烯烃，生成的烷烃还可以进一步分解成更小的分子。烷烃反应特点： 异构烷烃的反应速度比正构烷烃快 烷烃分解时，分子中碳链两端的碳碳键很少发生分解 烷烃的裂化可写成通式：(2). 烯烃 烯烃是一次分解反应的产物，很活泼，反应速度快，在催化裂化过程中是一个重要的中间产物和最终产物。 ① 分解反应 烯烃发生的主要反应，遵循以下规律：(与烷烃相似） 烯烃的分解反应速度比烷烃分解速度快得多 大分子的烯烃分解反应速度比小分子快 异构烯烃的分解速度比正构烯烃快 异构化反应Ⅰ. 分子骨架结构改变，正构烯烃变成异构烯烃Ⅱ.分子中的双键向中间方向移动 Ⅲ.烯烃空间结构的变化③ 氢 转 移 反 应受氢剂供氢剂氢转移反应是催化裂化反应所特有的反应，是造成催化裂化汽油饱和程度高的主要原因。放 热 反 应④ 环化反应和芳构化反应 烯烃可环化成环烷烃并脱氢成为芳烃(3).环烷烃① 环烷烃的环可以断裂成烯烃，烯烃再继续上述的各反应 环烷烃的结构中有叔碳原子，分解反应速度较快② 环烷烃也可以通过脱氢转化成芳烃（4）芳 香 烃连接在苯核上的烷基侧链易断裂成小分子的烯烃，而且断裂位置主要位于侧链同苯核连接的键上。 多环芳烃的裂化反应速度很低，它们的主要反应是缩合成稠环芳烃，最后生成焦炭。 原料 中间物 产物裂化烷烃异构烷烃 烷烃H-转移裂化烯烃异构化裂化异构烯烃环烷烃 烯烃芳构化芳香烃裂化聚合缩合焦炭芳香烃各种烃类催化裂化反应网络示意图说明三点： 裂化反应 最主要、最重要的反应，对整个反应的热力学和动力学起决定作用，催化裂化由此得名。 氢转移反应 特征反应，反应速度不快，较低温度有利。氢转移反应的结果是使生成物中的一部分烯烃饱和，这是FCC产品饱和度较高的根本原因。 芳构化反应 反应能力较弱，汽油 ON 的提高主要靠裂化和异构化反应。辛烷值大小顺序：芳烃、异构烯烃异构烷烃、烯烃环烷烃正构烷烃石油馏分的催化裂化 前面从单体烃角度，讨论了催化裂化过程中发生的主要化学反应和反应机理，但这些研究还不能解决一些生产实际问题（如原料生焦）。因催化原料毕竟不是单体烃，而是组成复杂的石油馏分 在FCC反应过程中，石油馏分中的各种烃类相互之间究竟会发生什么影响？影响的结果又如何？这些都无法从单体烃的裂化反应中得到考察反应先决条件 气-固非均相催化反应过程 外扩散 原料分子由主气流扩散到催化剂外表面 内扩散 原料分子由催化剂外表面扩散到内表面 吸附 原料分子在催化剂内表面吸附 反应 原料分子反应生成产物 脱附 产物分子从催化剂内表面脱附 内