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1、第三章 催化裂化,高等教育出版社,知识目标,能力目标,第一节 烃类的催化裂化化学反应原理,第二节 催化裂化催化剂,第三节 催化裂化工艺流程及主要设,第四节 催化裂化工艺主要操作条件分析,了解催化裂化工艺的发展，工艺流程及主要设备； 了解渣油催化裂化反应存在的困难及其加工特点； 熟悉烃类催化裂化反应机理及其反应动力学影响因素和反应特点； 熟悉反应再生系统操作技术。,掌握催化裂化催化剂的组成及其使用性能要求、催化剂的再生性能及其再生动力学分析； 能利用催化裂化反应机理及反应特点分析催化裂化反应过程及产品的主要特点；会对催化裂化过程主要操作技术及典型故障分析及处理。,一、单体烃催化裂化的化学反应,1
2、,2,3,4,（一）烷烃 烷烃主要发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃。 例如：,C16H34C8H16C8H18,（二）烯烃,（三）环烷烃 环烷烃的环可断裂生成烯烃； 环烷烃带有长侧链，则侧链本身会发生断裂生成环烷烃和烯烃； 环烷烃可以通过氢转移反应转化为芳烃； 带侧链的五员环烷烃可以异构化成六员环烷烃，并进一步脱氢生成芳烃。,（四）芳香烃 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，进而转化为焦炭，同时放出氢使烯烃饱和。,二、烃类催化裂化反应机理正碳离子学说,正碳离子：指缺少一对价电子的碳所形成的烃离子（或称阳碳离子）。如：,正碳离子的主要来源是由一个烯烃分子获得一个氢
3、离子（质子）而生成的，例如：,CnH2nHCnH2n1,三、石油馏分的催化裂化反应特点,（一）各烃类之间的竞争吸附和反应的阻滞作用,对于碳原子数相同的各族烃，吸附能力的大小顺序,按化学反应速度的高低进行排列,三、石油馏分的催化裂化反应特点,（二）石油馏分的催化裂化反应是复杂的平行顺序反应,催化裂化反应属于平行顺序反应。 二次反应：原料油可直接裂化为汽油或气体，属于一次反应，汽油又可进一步裂化生成气体。,石油馏分的催化裂化反应（虚线表示不重要的反应）,重要特点：反应深度对产品产率分布有重大影响。转化率气体、汽油、焦炭产率之和。,一、裂化催化剂的种类、组成和结构,（一）无定型硅酸铝催化剂,主要成分
4、,种类,一、裂化催化剂的种类、组成和结构,（二）结晶型硅酸铝盐（分子筛）催化剂,分子筛又称为泡沸石。,组成及晶体结构,常用分子筛,A型,X型,Y型,丝光沸石,A型,X型,Y型沸石,X型、Y型分子筛的结构,二、催化剂的使用性能,活性、选择性、稳定性和抗重金属污染性以及密度，流化性能和抗磨性能，是评定催化剂性能的重要指标。,三、裂化催化剂的失活与再生,（一）裂化催化剂失活的原因,催化剂的失活：在反应再生过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断下降的过程。,（二）裂化催化剂的再生,催化剂再生反应：就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭的反应。,四、分子筛催化剂与无定形硅酸铝催化剂比较,分子筛催化剂与无定形硅酸铝
5、催化剂的性能比较,一、反应再生系统,控制手段,二、分馏系统,与一般分馏塔相比，催化分馏塔有以下特点：,三、吸收稳定系统,吸收解吸系统有两种流程：,四、烟气能量回收系统,目的：最大限度地回收能量，降低装置能耗。下图为催化裂化装置烟气轮机动力回收系统的典型工艺流程。,烟气轮机动力回收系统的典型工艺流程,五、催化裂化装置主要设备,（一）三器提升管反应器、沉降器及再生器,五、催化裂化装置主要设备,（二）三阀,五、催化裂化装置主要设备,（三）三机,三机包括,五、渣油的催化裂化反应特征,与馏分油相比，渣油的催化裂化反应行为有其重要的特点，主要有：,六、催化裂化新工艺简介,（一）两段提升管催化裂化工艺技术,
6、六、催化裂化新工艺简介,（一）两段提升管催化裂化工艺技术,提升管系统,石油大学（华东）研究开发的两段提升管催化裂化新工艺技术。,右图为两段提升管催化裂化试验装置图,六、催化裂化新工艺简介,（二）灵活多效催化裂化工艺技术,采用双提升管反应系统分别对重质石油馏分和劣质汽油进行催化改质，采用稀土超稳Y型多产柴油催化裂化催化剂CC一20一D，提高催化裂化装置的劣质重油掺炼比。,灵活多效催化裂化工艺,一、催化裂化反应操作的影响因素,（一）燃料型,（一）反应温度,（二）反应压力(油气分压),反应温度是生产中的主要调节参数，也是对产品产率和质量影响最灵敏的参数。一方面，反应温度高则反应速度增大。另一方面，反
7、应温度可以通过对各类反应速率大小来影响产品的分布和质量。,油气分压提高意味着反应物浓度提高，因而反应速度加快，生焦的反应速度也提高。 虽然压力对反应速度影响较大，但是在操作中压力一般是固定不变的，工业装置中一般采用不太高的压力（约0.10.3Mpa）。 一般来说，对于给定大小的设备，提高压力是增加装置处理能力的主要手段。,（三）剂油比（C/O）,（四）原料的性质,剂油比是单位时间内进入反应器的催化剂量（即催化剂循环量）与总进料量之比。提高剂油比，则催化剂上积炭少，催化剂活性下降小，转化率增加。 改变剂油比最灵敏的方法是调节再生催化剂的温度和调节原料预热温度。,原料性质也影响产品分布，在同样转化
8、率时，石蜡基原料的汽油及焦炭产率较低，气体产率较高；环烷基原料的汽油产率高，气体产率低；芳香基原料汽油产率居中，焦炭产率高。,（五）空速和反应时间,（六）再生催化剂含碳量,空速：每小时进入反应器的原料油量与反应器藏量之比。 反应时间在生产中不是可以任意调节的。它是由提升管的容积和进料总量决定的。但生产中反应时间是变化的，进料量的变化及其他条件引起的转化率的变化，都会引起反应时间的变化。,再生催化剂含碳量：指经再生后的催化剂上残留的焦炭含量。,（七）回炼比,回炼比虽不是一个独立的变量，但却是一个重要的操作条件。回炼比的选取要根据生产实际综合选定。,二、催化裂化反应再生系统的三大平衡,压力平衡,二、催化裂化反应再生系统的三大平衡,热平衡,二、催化裂化反应再生系统的三大平衡,物料平衡,再见,
