第四章催化裂化

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1、 第九章第九章 催化裂化催化裂化19.1 概述 重组分 轻质油品 重油轻质化1一、催化裂化的原料和产品一、催化裂化的原料和产品催化裂化原料：催化裂化原料：反应条件：反应条件：460530，24atm，催化剂，催化剂产品分布及特点：产品分布及特点：1二、主要发展方向二、主要发展方向 加工重质原料 尽量提高汽油辛烷值 降低能耗 减少环境污染 过程模拟和计算机应用 1反反-再系统再系统高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程三、工艺流程三、工艺流程 11分馏系统分馏系统在分馏塔内将反应油气分成几个产品：塔顶为汽油及富气，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆

2、1催化裂化的反应催化裂化的反应-再生系统有多种形式，如高再生系统有多种形式，如高低并列式、同轴式、两段提升管催化裂化等低并列式、同轴式、两段提升管催化裂化等至于分馏系统和吸收至于分馏系统和吸收-稳定系统，在各催化裂稳定系统，在各催化裂化装置中一般并无很大差别化装置中一般并无很大差别1一、单体烃的催化裂化反应一、单体烃的催化裂化反应1各类单体烃的裂化反应各类单体烃的裂化反应(1). 烷烷 烃烃烷烃主要发生分解反应，分解为较小分子烷烃和烯烃烷烃主要发生分解反应，分解为较小分子烷烃和烯烃(2). 烯烃烯烃 分解反应：两个较小分子烯烃分解反应：两个较小分子烯烃 异构化反应：双键向中间位置转移，异构化反

3、应：双键向中间位置转移， 正构烯烃异构化正构烯烃异构化 氢氢 转转 移移 反反 应应 环化反应和芳构化反应环化反应和芳构化反应1(3) 环烷烃环烷烃： 可断裂生成烯烃可断裂生成烯烃 通过氢转移反应转化为芳烃通过氢转移反应转化为芳烃（4）芳）芳 香香 烃：烃：主要是侧链发生断裂主要是侧链发生断裂 多环芳烃缩合为稠环芳烃，最后多环芳烃缩合为稠环芳烃，最后生成焦炭，放出氢使烯烃饱和生成焦炭，放出氢使烯烃饱和2烃类的催化裂化反应烃类的催化裂化反应1烃类的催化裂化同热裂化的比较烃类的催化裂化同热裂化的比较 裂化类型裂化类型催催 化化 裂裂 化化热热 裂裂 化化烷烷 烃烃 异构烷烃的反应速度比正构烷烃异构

4、烷烃的反应速度比正构烷烃 高得多；高得多； 产物中产物中C3、C4多，异构物多，多，异构物多， C4的分子中含的分子中含-烯少。烯少。 异构烷烃的反应速度比正构烷烃快异构烷烃的反应速度比正构烷烃快的不多；的不多； 产物中产物中C1、C2多，异构物少，多，异构物少，C4的分子中含的分子中含-烯多。烯多。 烯烯 烃烃 反应速度比烷烃快得多；反应速度比烷烃快得多； 氢转移显著，产物中烯烃、尤其氢转移显著，产物中烯烃、尤其 是二烯烃较少。是二烯烃较少。 反应速度与烷烃相似；反应速度与烷烃相似； 氢转移很少，产物的不饱和度较高。氢转移很少，产物的不饱和度较高。环烷烃环烷烃 反应速度与异构烷烃相似；反应速

5、度与异构烷烃相似； 氢转移显著，同时生成芳烃。氢转移显著，同时生成芳烃。 反应速度比正构烷烃还要低；反应速度比正构烷烃还要低； 氢转移反应不显著。氢转移反应不显著。 带烷基侧带烷基侧链链(C3)的的芳烃芳烃 反应速度比烷烃快得多；反应速度比烷烃快得多； 在烷基侧链与苯环连接的键上断在烷基侧链与苯环连接的键上断裂。裂。 反应速度比烷烃慢；反应速度比烷烃慢； 烷基侧链断裂时，苯环上留有烷基侧链断裂时，苯环上留有12 个碳的短侧链。个碳的短侧链。 1二、石油馏分的催化裂化二、石油馏分的催化裂化1各类烃的竞争吸附和对反应的阻滞作用：各类烃的竞争吸附和对反应的阻滞作用： 气固相反应，原料油是气相，步骤：

6、扩散气固相反应，原料油是气相，步骤：扩散-吸附吸附-反应反应-脱附脱附 吸附能力顺序：稠环芳烃吸附能力顺序：稠环芳烃稠环环烷烃稠环环烷烃烯烃烯烃单烷基侧链的单烷基侧链的单环芳烃单环芳烃环烷烃环烷烃烷烃。同族大分子比小分子容易吸附。烷烃。同族大分子比小分子容易吸附。 反应速率顺序：烯烃反应速率顺序：烯烃大分子单烷基侧链的单环芳烃大分子单烷基侧链的单环芳烃异构异构烷烃及环烷烃烷烃及环烷烃小分子单烷基侧链的单环芳烃小分子单烷基侧链的单环芳烃正构烷烃正构烷烃稠环芳烃稠环芳烃2复杂的平行复杂的平行顺序反应顺序反应11三、烃类催化裂化反应的动力学规律三、烃类催化裂化反应的动力学规律1几个基本概念几个基本概

7、念 转化率：转化率： 常用：转化率常用：转化率= =气体产率气体产率+ +汽油产率汽油产率+ +焦炭产率焦炭产率%100总进料焦炭汽油损失干气单程转化率LPG%100新鲜原料焦炭汽油损失干气总转化率LPG总进料包括：新鲜原料油、回炼油、回炼油浆1 空速和反应时间空速和反应时间|再生器、反应器中经常保持一定的催化剂量叫再生器、反应器中经常保持一定的催化剂量叫藏量藏量|空速：每小时进入反应器的进料量与反应器催化剂藏量的比空速：每小时进入反应器的进料量与反应器催化剂藏量的比值叫空速值叫空速-仅仅反应了反应时间长短，与反应速度无关仅仅反应了反应时间长短，与反应速度无关 假反应时间假反应时间 空速/1质

8、量空速:总进料量（t/h）/藏量（t）体积空速：总进料量（m3/h）/藏量（t）1 剂油比、催化剂循环量和回炼比剂油比、催化剂循环量和回炼比 催化剂循环量：单位时间内进入反应器或离开反应器的催催化剂循环量：单位时间内进入反应器或离开反应器的催化剂量化剂量 剂油比：催化剂循环量比总进料量（一般在剂油比：催化剂循环量比总进料量（一般在510之间）之间） 回炼比：回炼比： （02）1单程转化率总转化率新鲜原料回炼物料回炼比1【例【例1】某分子筛提升管催化裂化装置的总物料平衡是：某分子筛提升管催化裂化装置的总物料平衡是： 1、计算其单程转化率、总转化率以及回炼比和循环系数；2、计算气体、汽油、轻柴油和

9、焦炭的单程产率和总产率；3、计算轻质油收率。 （轻质油收率是汽油和轻柴油总产率之和） （ 补：循环系数=总进料/新鲜原料）新鲜原料总进料损失 0.26 t干气液化气 6.6 t汽油 26.4 t轻柴油 15.1 t焦炭 2.64 t回炼油 29 t51 t80 t1解：(1)单程转化率、总转化率以及回炼比%88.44%100802.6426.46.60.26单程转化率%4 .70%100512.6426.46.60.26总转化率569. 05129回炼比569. 15180循环系数(2)汽油、轻柴油单程产率、总产率，及轻质油收率%33%100804 .26汽油单程产率%76.51%100514

10、 .26汽油总产率1轻质油收率是汽油和轻柴油总产率之和： 轻质油收率(51.76+29.61)%=81.37%88.18%100801 .15轻柴油单程产率%61.29%100511 .15轻柴油总产率%18. 5%1005164. 2焦炭总产率%3 . 3%1008064. 2焦炭单程产率%25. 8%100806 . 6气体单程产率%94.12%100516 . 6气体总产率12 2影响催化裂化反应速度的主要因素影响催化裂化反应速度的主要因素 催化裂化反应过程包括以下七个步骤：催化裂化反应过程包括以下七个步骤： 反应物从主气流扩散到催化剂表面反应物从主气流扩散到催化剂表面 反应物沿催化剂微

11、孔向催化剂内部扩散反应物沿催化剂微孔向催化剂内部扩散 反应物被催化剂内表面吸附反应物被催化剂内表面吸附 反应物在催化剂内表面发生化学反应反应物在催化剂内表面发生化学反应 产物自催化剂内表面脱附产物自催化剂内表面脱附 产物沿催化剂微孔向外扩散产物沿催化剂微孔向外扩散 产物扩散到主气流中产物扩散到主气流中1对催化裂化生产的要求：较高的转化率；希望干气和焦炭的产率低些，液化气、汽油、柴油的产率高些；希望汽油辛烷值高，安定性好；柴油十六烷值和安定性也能满足使用要求；催化裂化产品组成：气体（干气、液化气）、汽油、轻柴油、回炼油（轻循环油）、澄清油1干气：主要是C1、 C2、H2、N2、CO2等液化气：主