石油煉制催化裂化課件課件

1、第九章第九章 催化裂化催化裂化1第九章第九章 催化裂化催化裂化中國(guó)石油大學(xué)（北京） 第第9 9章章 催化裂化催化裂化第第9章章 催化裂化催化裂化第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 催化裂化的主要反應(yīng)催化裂化的主要反應(yīng)第三節(jié)第三節(jié) 催化劑及其再生催化劑及其再生第四節(jié)第四節(jié) 反再系統(tǒng)分析反再系統(tǒng)分析 第第9 9章章 催化裂化催化裂化第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 原料（重質(zhì)餾分油） 1-3atm,480-530 有催化劑存在下 產(chǎn)品(氣體、液化氣、汽油、柴油、焦炭)流化催化裂化：流化催化裂化：Fluid Catalytic Cracking (FCC) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化microporeM

2、acro- and mesoporeLarge molecule催化劑剖面示意圖催化劑剖面示意圖1、非均相催化示意圖、非均相催化示意圖 第第9 9章章 催化裂化催化裂化2、非均相催化七步驟、非均相催化七步驟流體體相流體體相催化劑顆粒表面催化劑顆粒表面催化劑催化劑微孔微孔活性表面活性表面在活性表面吸附在活性表面吸附 吸附的反應(yīng)物分子吸附的反應(yīng)物分子活性表面活性反應(yīng)活性表面活性反應(yīng) 吸附的產(chǎn)物分吸附的產(chǎn)物分子子外擴(kuò)散外擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散活性吸附活性吸附表面反應(yīng)表面反應(yīng)活性表面脫附活性表面脫附脫附脫附催化劑顆粒外表面催化劑顆粒外表面內(nèi)擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散流體體相流體體相 產(chǎn)物產(chǎn)物外擴(kuò)散外擴(kuò)散程程過(guò)過(guò)理理物物程程

3、過(guò)過(guò)理理物物程程過(guò)過(guò)學(xué)學(xué)化化 第第9 9章章 催化裂化催化裂化 年加工能力年加工能力1.2億噸億噸 提供提供80%汽油汽油 35%柴油柴油 靈活多變靈活多變 經(jīng)濟(jì)效益好經(jīng)濟(jì)效益好催化裂化流程示意圖催化裂化流程示意圖提提升升管管反反應(yīng)應(yīng)器器再再生生器器分餾塔分餾塔產(chǎn)產(chǎn)品品催化裂化輕油收率提高催化裂化輕油收率提高1 1個(gè)百分點(diǎn)，個(gè)百分點(diǎn)，2020億效益億效益3、催化裂化的重要性、催化裂化的重要性 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化裂化裝置原則流程催化裂化裝置原則流程原料：原料：VGOARVRDAOCGO產(chǎn)品：產(chǎn)品：干氣干氣液化氣液化氣汽油汽油柴油柴油焦炭等焦炭等催化劑催化劑工程裝備工程裝備 第第

4、9 9章章 催化裂化催化裂化類別原料來(lái)源特點(diǎn)餾分油FCC： 原料350500，C20C36 減壓餾分油（減二、三線、常四線）焦化餾分油（焦化汽、柴油）溶劑精制抽出油 含芳烴不多，易裂化，輕油收率高，優(yōu)質(zhì)催化料含芳較多，較難裂化，不單獨(dú)使用含芳更多，更難裂化，只能摻兌用 4、催化裂化的原料、催化裂化的原料 第第9 9章章 催化裂化催化裂化類別原料來(lái)源特點(diǎn)重油FCC：（原料350或500, C20C36或更重的部分） 常壓重油減壓渣油 最重的部分，除了多環(huán)、稠環(huán)芳烴外，含有膠質(zhì)與瀝青質(zhì)，必須使用專門的催化劑與相應(yīng)的工藝設(shè)備與條件。 4、催化裂化的原料、催化裂化的原料 第第9 9章章 催化裂化催化裂

5、化5、催化裂化的主要產(chǎn)品、催化裂化的主要產(chǎn)品 第第9 9章章 催化裂化催化裂化產(chǎn)品的加工利用產(chǎn)品的加工利用產(chǎn)品名稱 主要成分 主要加工利用 干氣 C1C2 燃料、制氫、乙烯 液化氣 C3C4 產(chǎn)品，疊合，烷基化生產(chǎn)汽油組分 汽油 C6C12 高辛烷值汽油組分，MON=84-89 少量油漿（可考慮作為炭材料原料）焦炭CmHn燒焦產(chǎn)生熱，作為熱源 第第9 9章章 催化裂化催化裂化6、反應(yīng)、反應(yīng)-再生系統(tǒng)的發(fā)展再生系統(tǒng)的發(fā)展 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化劑技術(shù)發(fā)展示意圖 辛烷值助劑 V鈍化劑 技 工業(yè)助劑 術(shù) 鉑基助劑，超穩(wěn)分子篩 進(jìn) 提升管FCC，Y型分子篩 展 第一套移動(dòng)床FCC 第一套

6、流化床FCC 1930 第一套固定床FCC 2000 1960 第第9 9章章 催化裂化催化裂化 發(fā)展重殘?jiān)偷腇CC技術(shù)，拓寬原料來(lái)源。 調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品質(zhì)量 催化劑的發(fā)展 （加工重質(zhì)油，具備專門特性的） 降低能耗 減少環(huán)境污染 過(guò)程模擬和計(jì)算機(jī)應(yīng)用 7、 FCC技術(shù)的發(fā)展方向技術(shù)的發(fā)展方向 第第9 9章章 催化裂化催化裂化第二節(jié)第二節(jié) 催化裂化的主要反應(yīng)催化裂化的主要反應(yīng)單體烴的單體烴的FCC反應(yīng)反應(yīng)催化裂化反應(yīng)機(jī)理催化裂化反應(yīng)機(jī)理石油餾分的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)石油餾分的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)重油的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)重油的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)催化裂化反應(yīng)的熱力學(xué)特征催化裂化反應(yīng)的熱力學(xué)特征催化裂化反應(yīng)動(dòng)

7、力學(xué)催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化1、烷烴 主要是分解反應(yīng) 烯烴+烷烴 分解反應(yīng) 烷烴 烯烴+烯烴+烷烴 烯烴+烯烴+H2 烷烴 異構(gòu)烷烴 烷烴 環(huán)烷烴 + 芳烴 一、單體的一、單體的FCC反應(yīng)反應(yīng) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化 nCO鏈長(zhǎng)對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響 正構(gòu)烷烴 轉(zhuǎn)化率，wt% NC5H12 1 NC7H16 3 NC12H26 18 NC16H34 42 己烷異構(gòu)程度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響 C6 異構(gòu)體 轉(zhuǎn)化率，wt% C-C-C-C-C-C 13.8 C-C-C-C-C C 24.9 C-C-C-C-C C 25.7 C-C-C-C C C 31.7 反應(yīng)條件：Cat：

8、SiO2-Al2O3-ZnO2，溫度500 ，反應(yīng)時(shí)間相同 第第9 9章章 催化裂化催化裂化2、烯烴：分解反應(yīng)為主、烯烴：分解反應(yīng)為主具有與烷烴相同的規(guī)律具有與烷烴相同的規(guī)律異構(gòu)化反應(yīng)：異構(gòu)化反應(yīng)：a) 分子骨架發(fā)生變化，即分子骨架發(fā)生變化，即n 變變 i。b) 雙鍵位置發(fā)生變化雙鍵位置發(fā)生變化氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化3、環(huán)烷烴、環(huán)烷烴主要也是分解反應(yīng)：主要也是分解反應(yīng)：斷環(huán)斷環(huán)生成環(huán)烷烴與烯烴；生成環(huán)烷烴與烯烴；斷鏈斷鏈生成兩個(gè)烯烴。生成兩個(gè)烯烴。五員環(huán)烷烴也可以異構(gòu)化成六員環(huán)，再環(huán)化生五員環(huán)烷烴也可以異構(gòu)化成六員環(huán)，再環(huán)化生成芳烴。成芳烴。

9、4、芳烴、芳烴芳烴縮合反應(yīng)芳烴縮合反應(yīng)主要也是分解反應(yīng)，斷側(cè)鏈生成芳烴和烯烴。主要也是分解反應(yīng)，斷側(cè)鏈生成芳烴和烯烴。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化烷烴 裂解 烯烴烷烴 支鏈烯烴 氫轉(zhuǎn)移 支鏈烷烴 環(huán) 化 化 環(huán)烷烴 芳烴H2 氫轉(zhuǎn)移 烷烴 環(huán)烷烴 斷側(cè)鏈 環(huán)烷烴烷烴（或烯烴） （反應(yīng)同上） 裂化 烯烴 （反應(yīng)同上） 脫氫 環(huán)烯烴H2 脫氫 芳烴H2 芳香烴 斷側(cè)鏈 芳環(huán)烷烴或烯烴（反應(yīng)同上） 開(kāi)環(huán)裂化 非常困難， 只有個(gè)別特殊結(jié)構(gòu)的芳烴可裂化 脫氫 結(jié)焦或復(fù)雜環(huán)芳烴 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC反應(yīng)反應(yīng)第一要點(diǎn)第一要點(diǎn)主要反應(yīng)主要反應(yīng)分解反應(yīng)。分解反應(yīng)。特有反應(yīng)特有反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反

10、應(yīng)；氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)；FCC其它反應(yīng)包括：異構(gòu)化反應(yīng)，芳構(gòu)化其它反應(yīng)包括：異構(gòu)化反應(yīng)，芳構(gòu)化反應(yīng)，縮合生焦反應(yīng)。反應(yīng)，縮合生焦反應(yīng)。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化定義：正碳離子定義：正碳離子是指缺少一對(duì)價(jià)電子的碳所是指缺少一對(duì)價(jià)電子的碳所形成的烴離子。形成的烴離子。來(lái)源：是由一個(gè)烯烴獲得一個(gè)氫離子來(lái)源：是由一個(gè)烯烴獲得一個(gè)氫離子H+而生成。而生成。氫離子來(lái)源于催化劑的表面。氫離子來(lái)源于催化劑的表面。 CnH2n+H+CnH2n+1+正碳離子的穩(wěn)定性：叔位正碳離子的穩(wěn)定性：叔位 仲位仲位 伯位伯位 C2H5+ CH3+主要反應(yīng)：主要反應(yīng)： 斷裂斷裂二、催化裂化反應(yīng)機(jī)理：正碳離子學(xué)說(shuō)二、催化裂化反應(yīng)

11、機(jī)理：正碳離子學(xué)說(shuō)R:C:HH.+ 第第9 9章章 催化裂化催化裂化正十六烷熱裂化及催化裂化反應(yīng)產(chǎn)物（正十六烷熱裂化及催化裂化反應(yīng)產(chǎn)物（1）（500）mol/100mol原料原料產(chǎn)物組分 熱裂化 FCC C1 53 5 C2 129 12 C3 60 97 C4 23 102 C5 9 64 C6 24 50 C7 16 8 認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)FCC反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)的區(qū)別反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)的區(qū)別 第第9 9章章 催化裂化催化裂化正十六烷熱裂化及催化裂化反應(yīng)產(chǎn)物（正十六烷熱裂化及催化裂化反應(yīng)產(chǎn)物（2）（500）mol/100mol原料原料產(chǎn)物組分 熱裂化 FCC C8 13 8 C9 10 3 C10 11

12、 3 C11 9 2 C12 7 2 C13 7 2 C14 5 1 反應(yīng)條件：反應(yīng)條件：Cat：SiO2-Al2O3-ZnO2，溫度溫度500，反應(yīng)時(shí)間相同，反應(yīng)時(shí)間相同 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)1異構(gòu)烷烴反應(yīng)速度比正構(gòu)烷快很多；2產(chǎn)物中異構(gòu)物多；3產(chǎn)物中-烯烴少；4氣體產(chǎn)物以C3，C4為主1異構(gòu)烷烴比正構(gòu)烷烴快的不多；2產(chǎn)物中異構(gòu)物少；3產(chǎn)物中-烯烴多；4氣體產(chǎn)物以C1，C2為主。1、烷烴 第第9 9章章 催化裂化催化裂化2、烯烴催化裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)1反應(yīng)速度比烷烴快若干數(shù)量級(jí)；2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)顯著，產(chǎn)物中烯烴尤其是二烯烴較少；1反應(yīng)

13、速度與烷烴接近；2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)幾乎沒(méi)有，產(chǎn)物中烯烴與二烯烴多。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化3、環(huán)烷烴 催化裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)1反應(yīng)速度與異構(gòu)烷相近；2氫轉(zhuǎn)移顯著，生成相當(dāng)數(shù)量的芳烴。1反應(yīng)速度比正構(gòu)烷烴還要慢；2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)不顯著 第第9 9章章 催化裂化催化裂化4、帶烷基側(cè)鏈（C3）的芳烴 催化裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)1反應(yīng)速度與烯烴相近。2在烷基側(cè)鏈與苯環(huán)連接處斷裂（即脫烷基）1反應(yīng)速度比烷烴慢；2烷基側(cè)鏈斷裂時(shí)，苯環(huán)上留有1-2個(gè)碳的短側(cè)鏈。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化各種烴類被吸附快慢的順序各種烴類被吸附快慢的順序 稠環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴稠環(huán)環(huán)烷烴稠環(huán)環(huán)烷烴烯烴

14、烯烴單烷基鏈單環(huán)芳單烷基鏈單環(huán)芳烴烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴烷烴烷烴特點(diǎn)特點(diǎn)1、各類烴之間是存在著競(jìng)爭(zhēng)吸附和反應(yīng)的阻滯、各類烴之間是存在著競(jìng)爭(zhēng)吸附和反應(yīng)的阻滯作用。作用。烯烴烯烴大分子單烷基單芳烴大分子單烷基單芳烴異構(gòu)烷、烷基環(huán)烷烴異構(gòu)烷、烷基環(huán)烷烴小分子單烷基單環(huán)芳烴小分子單烷基單環(huán)芳烴正構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴稠環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴各種烴類裂化反應(yīng)速度快慢的順序各種烴類裂化反應(yīng)速度快慢的順序三、石油餾分的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)三、石油餾分的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化特點(diǎn)特點(diǎn)2、復(fù)雜的平行、復(fù)雜的平行-順序反應(yīng)順序反應(yīng)重質(zhì)油重質(zhì)油柴油柴油汽油汽油氣體氣體焦炭焦炭平行連串反應(yīng)平行連串反應(yīng) 第第9 9章章

15、 催化裂化催化裂化利用宏觀特性分析下列問(wèn)題：利用宏觀特性分析下列問(wèn)題：由進(jìn)行FCC反應(yīng)的難易與產(chǎn)品分布的好壞分析：不同烴類組成的油料做為FCC原料？不同餾分原料做為FCC原料？催化裂化有哪些二次反應(yīng)？FCC反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)深度的關(guān)系？ 第第9 9章章 催化裂化催化裂化1、CCR（殘?zhí)浚└撸執(zhí)浚└?生焦高生焦高2、重金屬、重金屬Ni、V含量高含量高 催化劑中毒催化劑中毒 Ni具有脫氫活性，具有脫氫活性，干氣產(chǎn)量高，其中干氣產(chǎn)量高，其中H2含量高含量高3、重油中、重油中S、N含量高含量高 產(chǎn)品質(zhì)量差產(chǎn)品質(zhì)量差V不但脫氫，含會(huì)破壞分子篩結(jié)構(gòu)不但脫氫，含會(huì)破壞分子篩結(jié)構(gòu)四、重油的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)四、重

16、油的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化4、重油中含有高沸點(diǎn)組分，帶來(lái)一些問(wèn)題、重油中含有高沸點(diǎn)組分，帶來(lái)一些問(wèn)題 不氣化，液相反應(yīng)不氣化，液相反應(yīng) 分子大，存在擴(kuò)散阻力分子大，存在擴(kuò)散阻力富集了重油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等難反應(yīng)物質(zhì)富集了重油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等難反應(yīng)物質(zhì) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC分解反應(yīng)，平衡時(shí)基本上反應(yīng)完全。主要由反應(yīng)分解反應(yīng)，平衡時(shí)基本上反應(yīng)完全。主要由反應(yīng)速率和反應(yīng)時(shí)間決定。速率和反應(yīng)時(shí)間決定。異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、芳烴縮合反應(yīng)則受到化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、芳烴縮合反應(yīng)則受到化學(xué)平衡的限制。平衡的限制。烴化、芳烴加氫、烯烴疊合等，發(fā)生的可能性

17、極小。烴化、芳烴加氫、烯烴疊合等，發(fā)生的可能性極小。綜上所述綜上所述FCC是受反應(yīng)速率的限制，是動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。是受反應(yīng)速率的限制，是動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。五、五、 催化裂化反應(yīng)的熱力學(xué)特征催化裂化反應(yīng)的熱力學(xué)特征 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC反應(yīng)熱：反應(yīng)熱：強(qiáng)吸熱反應(yīng)強(qiáng)吸熱反應(yīng)分解、脫氫、環(huán)化反應(yīng)；分解、脫氫、環(huán)化反應(yīng)；弱放熱反應(yīng)弱放熱反應(yīng)異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移及縮合反應(yīng)。異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移及縮合反應(yīng)。熱效應(yīng)的計(jì)算：熱效應(yīng)的計(jì)算：以新鮮原料為基準(zhǔn)：以新鮮原料為基準(zhǔn)：300-500 KJ/kg新鮮原料；新鮮原料；（P330表表9-5）以反應(yīng)產(chǎn)物以反應(yīng)產(chǎn)物生成的（汽油生成的（汽油+氣體）量為基準(zhǔn)；氣體）量為基準(zhǔn)

18、；（P330，圖，圖9-5 ）以反應(yīng)生成的焦炭中的碳（催化碳以反應(yīng)生成的焦炭中的碳（催化碳 ）為基準(zhǔn)）為基準(zhǔn) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化以反應(yīng)生成的焦炭中的催化碳為基準(zhǔn)的反應(yīng)熱以反應(yīng)生成的焦炭中的催化碳為基準(zhǔn)的反應(yīng)熱510 時(shí)，時(shí)，9127 KJ/kg催化碳催化碳。其它溫度時(shí)可以進(jìn)行。其它溫度時(shí)可以進(jìn)行校正（教材校正（教材P15）。）。催化碳催化碳 = 總炭量總炭量 可汽提炭可汽提炭 附加炭附加炭附加炭附加炭 = 鮮原料鮮原料 * 殘?zhí)恐禋執(zhí)恐? * 0.6 (即原料中的殘即原料中的殘?zhí)窟M(jìn)入反應(yīng)生成總焦炭中炭進(jìn)入反應(yīng)生成總焦炭中)可汽提炭可汽提炭 =催化劑循環(huán)量催化劑循環(huán)量 * 0.02

19、% （即吸附在催（即吸附在催化劑表面上未被汽提干凈的油氣）化劑表面上未被汽提干凈的油氣）。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化1、催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中基本概念、催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中基本概念單程轉(zhuǎn)化率（分母為總進(jìn)料，包括回?zé)捰偷龋﹩纬剔D(zhuǎn)化率（分母為總進(jìn)料，包括回?zé)捰偷龋┛傓D(zhuǎn)化率（分母為新鮮進(jìn)料）總轉(zhuǎn)化率（分母為新鮮進(jìn)料） 100-未轉(zhuǎn)化的原料 轉(zhuǎn)化率 = 100% 100轉(zhuǎn)化率 = 氣體%+汽油%+焦炭%六、六、 催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化反應(yīng)時(shí)間（油氣在提升管中平均停留時(shí)間）反應(yīng)時(shí)間（油氣在提升管中平均停留時(shí)間）空速（質(zhì)量空速、體積空速）空速（質(zhì)量空速

20、、體積空速）空速:是指每小時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的總進(jìn)料量與器內(nèi)的催化劑藏量之比。單位：小時(shí)-1（h-1）。 總進(jìn)料量（t/h或m3/h）重量(體積)空速= 催化劑藏量（t/h或m3/h） i no u ti no u tCvvl nVVV = VR /VC 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)取熱器取熱器重油重油2、催化裂化反應(yīng)主要影響因素、催化裂化反應(yīng)主要影響因素提升管反應(yīng)器提升管反應(yīng)器再生器再生器反應(yīng)原料反應(yīng)原料 第第9 9章章 催化裂化催化裂化產(chǎn)品質(zhì)量下降產(chǎn)品分布變差設(shè)備腐蝕加劇原料含殘?zhí)扛吆琒,N,O非烴類重金屬含量高(Ni,V等）再生負(fù)荷加大催化劑性能變壞

21、催化劑中毒活性下降穩(wěn)定性下降選擇性變差原料對(duì)反應(yīng)速度的影響 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)取熱器取熱器重油重油2、催化裂化反應(yīng)主要影響因素、催化裂化反應(yīng)主要影響因素提升管反應(yīng)器提升管反應(yīng)器再生器再生器催化催化劑劑反應(yīng)原料反應(yīng)原料 第第9 9章章 催化裂化催化裂化 Cat活性提高活性提高反應(yīng)速度提高反應(yīng)速度提高氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)提高氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)提高異構(gòu)化能力強(qiáng)異構(gòu)化能力強(qiáng)反應(yīng)時(shí)間縮短反應(yīng)時(shí)間縮短轉(zhuǎn)化率提高轉(zhuǎn)化率提高汽油汽油RON提高提高產(chǎn)品飽和度高產(chǎn)品飽和度高處理量提高處理量提高 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)取熱器取熱器

22、重油重油2、催化裂化反應(yīng)主要影響因素、催化裂化反應(yīng)主要影響因素提升管反應(yīng)器提升管反應(yīng)器再生器再生器反應(yīng)原料反應(yīng)原料催化催化劑劑反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 第第9 9章章 催化裂化催化裂化根據(jù)阿累尼烏斯（根據(jù)阿累尼烏斯（Arrheuies）方程：）方程： 式中：式中：K反應(yīng)速度常數(shù)；反應(yīng)速度常數(shù)； A頻率因子頻率因子 E活化能，活化能，KJ.mol-1； T反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度，KR TEe x pAk 溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響 第第9 9章章 催化裂化催化裂化分析分析1）當(dāng)）當(dāng)E一定時(shí)，一定時(shí)，T，k，轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率；2）溫度變化時(shí)，各反應(yīng)的）溫度變化時(shí)，各反應(yīng)的K變化不一樣：變化不一樣：

23、FCC反應(yīng)反應(yīng) E=42-125 KJ.mol-1 kt=1.1-1.2熱裂化反應(yīng)熱裂化反應(yīng) E= 210-293 KJ.mol-1 kt = 1.6-1.8 kt反應(yīng)速度的溫度反應(yīng)速度的溫度. kt熱熱 ktFCC ，因此，提高，因此，提高反應(yīng)溫度時(shí)，熱裂化反應(yīng)的比重加大。反應(yīng)溫度時(shí)，熱裂化反應(yīng)的比重加大。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)取熱器取熱器重油重油2、催化裂化反應(yīng)主要影響因素、催化裂化反應(yīng)主要影響因素提升管反應(yīng)器提升管反應(yīng)器再生器再生器 劑油比劑油比 反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力反應(yīng)原料反應(yīng)原料催化催化劑劑反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間原料預(yù)熱原料預(yù)

24、熱溫度溫度取熱取熱量量再生溫再生溫度度 第第9 9章章 催化裂化催化裂化反應(yīng)器再生器再生器Cat藏量 反應(yīng)器Cat藏量待生Cat再生CatCat循環(huán)量 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究的特點(diǎn)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究的特點(diǎn) 原料組成的復(fù)雜性原料組成的復(fù)雜性 化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性 多種操作條件影響的復(fù)雜性多種操作條件影響的復(fù)雜性 催化劑活性、選擇性及失活的影響催化劑活性、選擇性及失活的影響 某些不確定因素的影響某些不確定因素的影響3、催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC反應(yīng)模型的兩種典型方法反應(yīng)模型的兩種典型方法經(jīng)驗(yàn)圖表及經(jīng)驗(yàn)公式

25、動(dòng)力學(xué)模型法經(jīng)驗(yàn)圖表及經(jīng)驗(yàn)公式動(dòng)力學(xué)模型法關(guān)聯(lián)模型：是以某種動(dòng)力學(xué)方程為基礎(chǔ)，關(guān)聯(lián)模型：是以某種動(dòng)力學(xué)方程為基礎(chǔ)，利利用各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)回歸等方法用各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)回歸等方法歸納歸納出出計(jì)算各種產(chǎn)品產(chǎn)率和有關(guān)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)式。計(jì)算各種產(chǎn)品產(chǎn)率和有關(guān)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)式。集總動(dòng)力學(xué)模型研究法。集總動(dòng)力學(xué)模型研究法。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率X關(guān)聯(lián)式如下形式；關(guān)聯(lián)式如下形式；X = FPFSWFTFAFCFF 式中：式中：X 轉(zhuǎn)化率函數(shù)；轉(zhuǎn)化率函數(shù)； FP反應(yīng)壓力因素；反應(yīng)壓力因素； FSW劑油比、空速因素；劑油比、空速因素； FT反應(yīng)溫

26、度因素；反應(yīng)溫度因素； FA催化劑相對(duì)活性；催化劑相對(duì)活性； FC再生催化劑含碳因素；再生催化劑含碳因素； FF進(jìn)料物質(zhì)因素。進(jìn)料物質(zhì)因素。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化重質(zhì)油重質(zhì)油柴油柴油汽油汽油氣體氣體焦炭焦炭平行連串反應(yīng)平行連串反應(yīng)4、催化裂化集總動(dòng)力學(xué)模型、催化裂化集總動(dòng)力學(xué)模型 第第9 9章章 催化裂化催化裂化（1）三集總模型）三集總模型柴油柴油汽油汽油氣體焦炭氣體焦炭缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 原料為柴油，已不符合實(shí)際情況原料為柴油，已不符合實(shí)際情況 產(chǎn)品只劃分產(chǎn)品只劃分2個(gè)集總，太簡(jiǎn)化個(gè)集總，太簡(jiǎn)化 第第9 9章章 催化裂化催化裂化（2）十集總模型）十集總模型烷烴烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳烴中側(cè)鏈

27、芳烴中側(cè)鏈芳烴中芳環(huán)芳烴中芳環(huán)沸點(diǎn)沸點(diǎn)350烷烴烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳烴中側(cè)鏈芳烴中側(cè)鏈芳烴中芳環(huán)芳烴中芳環(huán)沸點(diǎn)沸點(diǎn)200350汽油汽油氣體焦炭氣體焦炭 第第9 9章章 催化裂化催化裂化沸點(diǎn)沸點(diǎn)350沸點(diǎn)沸點(diǎn)200350烷烴烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳烴中側(cè)鏈芳烴中側(cè)鏈芳烴中芳環(huán)芳烴中芳環(huán)烷烴烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳烴中側(cè)鏈芳烴中側(cè)鏈芳烴中芳環(huán)芳烴中芳環(huán)汽油汽油氣體焦炭氣體焦炭油漿油漿（3）十一集總模型）十一集總模型 第第9 9章章 催化裂化催化裂化The diagram of commercial riserfeeddieselgasolinegascoke5、催化裂化提升管反應(yīng)器數(shù)值模擬、催化裂化提升管反應(yīng)器

28、數(shù)值模擬 第第9 9章章 催化裂化催化裂化The Product Distribution Along the Riser0510152001020304050CokeCracking GasLight Fuel OilGasolineConversionUnit IIYield (wt, %)Riser Height , m 第第9 9章章 催化裂化催化裂化0102030405030405060708090100Light oil yield ，mRiser height, mRiser termination technology 第第9 9章章 催化裂化催化裂化0204060801001

29、20556065707580Light oil yield , %Before applicationAfter applicationDay Commercial resultsApplication of termination technology 第第9 9章章 催化裂化催化裂化第三節(jié)第三節(jié) 催化劑及其再生催化劑及其再生 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC催化劑的示意圖催化劑的示意圖 第第9 9章章 催化裂化催化裂化microporeMacro- and mesoporeLarge molecule催化劑剖面示意圖催化劑剖面示意圖 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC催化劑重大進(jìn)

30、展年表催化劑重大進(jìn)展年表Development Date Aluminum chloride catalyst 1915 Activated clay catalysts (Houdry) 1928 Silica/alumina catalyst (Houdry) 1940 First commercial production of catalyst (Davison) 1942 Commercial production of microspheroidal catalysts (Davison) 1948 Last run of powdered catalyst 1956 Commer

31、cial production of zeolite Y (Union Carbide) 1959 Introduction of zeolitic FCC catalyst (Mobil) 1962 Introduction of USY and REUSY (Davison) 1964 Introduction of combustion promotion (Mobil) 1974 Feed-added Ni passivation technology (Phillips) 1975 Introduction of ZSM-5 (Mobil) 1986 Introduction of

32、Ni-tolerant matrix technologies (Davison) 1990 Introduction of SOx reduction technology (Amoco) 1992 Introduction of additives for gasoline sulfur reduction (Davison) 1995 Introduction of CSSN zeolite (Davison) a direct response to environmental regulation1996 Now 第第9 9章章 催化裂化催化裂化膠質(zhì)膠質(zhì)富含飽和烴側(cè)鏈的芳烴富含飽和烴

33、側(cè)鏈的芳烴瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)粘結(jié)劑粘結(jié)劑基質(zhì)基質(zhì)（載體）（載體）分子篩分子篩(活性組分活性組分)Zeolite Catalyst汽油汽油柴油柴油液化氣液化氣化工產(chǎn)品化工產(chǎn)品各種原料各種原料分子篩催化劑。分子篩又名結(jié)晶型泡沸石，分子篩催化劑。分子篩又名結(jié)晶型泡沸石，是一種有規(guī)則的結(jié)晶體結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽。是一種有規(guī)則的結(jié)晶體結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽。一、一、 催化劑組成與結(jié)構(gòu)催化劑組成與結(jié)構(gòu) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化當(dāng)前微球沸石催化裂化催化劑的基本組成當(dāng)前微球沸石催化裂化催化劑的基本組成FCC催化劑催化劑u活性組元分子篩：活性組元分子篩：ZSM-5和和Y。 ZSM-5 作添加劑：作添加劑：1550%基質(zhì)或稱

34、之為載體：如高嶺土，合成基質(zhì)：基質(zhì)或稱之為載體：如高嶺土，合成基質(zhì)：2070粘結(jié)劑：鋁溶膠、硅溶膠、硅粘結(jié)劑：鋁溶膠、硅溶膠、硅-鋁溶膠鋁溶膠添加物或助劑組分：抗添加物或助劑組分：抗V、Ni、 N等等MatrixYZSM-5 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC催化劑的組成催化劑的組成 第第9 9章章 催化裂化催化裂化Primary building blocks are SiO4-4 and AlO4-5 tetrahedra linked by corner sharing oxygensSiAlApproximately 40 naturally occurring zeolites

35、have been characterized and more than 130 zeolites have been synthesized! AlOOSiSiOSiOAlOSiOZeolite A (LTA)二、沸石結(jié)構(gòu)的形成及其酸性來(lái)源二、沸石結(jié)構(gòu)的形成及其酸性來(lái)源 第第9 9章章 催化裂化催化裂化Y型沸石型沸石FCC 催化劑的主活性組元催化劑的主活性組元按金剛石結(jié)構(gòu)，把方鈉石籠放在碳原按金剛石結(jié)構(gòu)，把方鈉石籠放在碳原子的位置上，通過(guò)六元氧環(huán)連接子的位置上，通過(guò)六元氧環(huán)連接典型的晶胞組成：典型的晶胞組成：Na29(AlO2)56(SiO2)136.250H2O SiO2/Al2O3 =

36、 4.9超籠中有四個(gè)按八面體取向的超籠中有四個(gè)按八面體取向的12元環(huán)元環(huán)孔口，形成了三維孔口，形成了三維12元環(huán)孔道體系元環(huán)孔道體系空體積的空體積的50%以上以上四面體單TO4方鈉石籠Y型沸石的骨架結(jié)構(gòu) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化常用沸石的開(kāi)口孔徑常用沸石的開(kāi)口孔徑 最小的孔口直徑?jīng)Q定了沸石的可接近性最小的孔口直徑?jīng)Q定了沸石的可接近性毛沸石 第第9 9章章 催化裂化催化裂化H型沸石酸性中心的產(chǎn)生（B酸和L酸）SiAlSiOOOSiAlSiOONa+Na+NH4+SiAlSiOOOSiAlSiOOSiAlSiOOOSiAlSiONH4+NH4+350SiAlSiOOOSiAlSiOOH+H

37、+450以上堿性部位L酸位B酸位+ H2O催化劑活性來(lái)源催化劑活性來(lái)源酸性中心酸性中心 第第9 9章章 催化裂化催化裂化B酸（酸（Brnsted Acidity）：）：能夠給出質(zhì)子能夠給出質(zhì)子L酸（酸（Lewis Acidity）：）： 能接受電子對(duì)能接受電子對(duì)由于質(zhì)子很小，有很強(qiáng)的極化能力，與晶格氧形成由于質(zhì)子很小，有很強(qiáng)的極化能力，與晶格氧形成OH基，即基，即B酸中心酸中心三配位的鋁離子位三配位的鋁離子位L中心。失去兩個(gè)中心。失去兩個(gè)B酸產(chǎn)生酸產(chǎn)生1個(gè)個(gè)L酸酸高溫脫羥基后的沸石在水蒸氣存在下冷卻脫羥基作用高溫脫羥基后的沸石在水蒸氣存在下冷卻脫羥基作用可反方向進(jìn)行可反方向進(jìn)行 催化劑活性來(lái)源

38、催化劑活性來(lái)源酸性中心酸性中心 第第9 9章章 催化裂化催化裂化催化作用與酸中心的類型有關(guān)。催化作用與酸中心的類型有關(guān)。催化活性與它的酸性強(qiáng)弱有關(guān)，用酸強(qiáng)度催化活性與它的酸性強(qiáng)弱有關(guān)，用酸強(qiáng)度H0的值的值表示時(shí)只有當(dāng)酸強(qiáng)度表示時(shí)只有當(dāng)酸強(qiáng)度H0低于低于+3.3時(shí)才與催化劑有時(shí)才與催化劑有關(guān)。關(guān)。酸性中心的強(qiáng)弱不同，它對(duì)反應(yīng)物活化作用不同。酸性中心的強(qiáng)弱不同，它對(duì)反應(yīng)物活化作用不同。催化劑的活性隨酸量的增加而增加。但還沒(méi)有找催化劑的活性隨酸量的增加而增加。但還沒(méi)有找到兩者之間的定量關(guān)系。到兩者之間的定量關(guān)系。 酸性與活性有如下關(guān)系酸性與活性有如下關(guān)系 第第9 9章章 催化裂化催化裂化分子篩催化劑

39、的化學(xué)結(jié)構(gòu)分子篩催化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)分子篩催化劑的化學(xué)組成可以用通式表示分子篩催化劑的化學(xué)組成可以用通式表示5： Mx/n（AlO3）X（SiO2）Y zH2O式中符號(hào)：式中符號(hào)：M分子篩中可交換的金屬陽(yáng)離子；分子篩中可交換的金屬陽(yáng)離子；n金屬離子的原子價(jià)（金屬離子的原子價(jià)（Na+1.Ca+2，稀土，稀土RE+3）；）；x，y表示結(jié)構(gòu)中各元素的原子數(shù)；表示結(jié)構(gòu)中各元素的原子數(shù)；z結(jié)晶水的分子數(shù)。結(jié)晶水的分子數(shù)。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化分子篩催化劑活性的獲得分子篩催化劑活性的獲得人工合成分子篩是含人工合成分子篩是含Na+1離子的分子篩，這種分子離子的分子篩，這種分子篩是沒(méi)有活性的。篩是沒(méi)有

40、活性的。 只有只有Na+1通過(guò)離子交換的方式與其它陽(yáng)離子置換后通過(guò)離子交換的方式與其它陽(yáng)離子置換后的的X型、型、Y型催化劑，才具有很高的活性。工業(yè)上型催化劑，才具有很高的活性。工業(yè)上用做催化劑的主法有三種：用做催化劑的主法有三種：H-Y型分子篩，以型分子篩，以H+置換置換Na+1；RE-Y型分子篩，以稀土金屬離子置換型分子篩，以稀土金屬離子置換Na+1；RE-H-Y型分子篩，同時(shí)用以上兩種離子共同置換型分子篩，同時(shí)用以上兩種離子共同置換Na+1。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化分子篩催化劑活性高的原因分子篩催化劑活性高的原因沸石分子篩的酸性中心濃度較高；沸石分子篩的酸性中心濃度較高；沸石分子

41、篩的微孔結(jié)構(gòu)吸附能力強(qiáng)，導(dǎo)致酸性沸石分子篩的微孔結(jié)構(gòu)吸附能力強(qiáng)，導(dǎo)致酸性中心附近的反應(yīng)物濃度較高；中心附近的反應(yīng)物濃度較高；沸石分子篩的微孔穴中有電場(chǎng)會(huì)使沸石分子篩的微孔穴中有電場(chǎng)會(huì)使C-H鍵極化鍵極化而促進(jìn)正碳離子的生成和反應(yīng)。而促進(jìn)正碳離子的生成和反應(yīng)。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化增加催化劑硬度，抗磨損增加催化劑硬度，抗磨損作為熱傳遞介質(zhì)作為熱傳遞介質(zhì)作為填料，稀釋分子篩作為填料，稀釋分子篩對(duì)催化劑增重對(duì)催化劑增重(流化的需要流化的需要)提供允許烴類分子進(jìn)出催化劑微球的孔道提供允許烴類分子進(jìn)出催化劑微球的孔道提高塔底油轉(zhuǎn)化率起重要作用提高塔底油轉(zhuǎn)化率起重要作用催化劑載體的作用催化劑載

42、體的作用三、催化劑載體及其它三、催化劑載體及其它 第第9 9章章 催化裂化催化裂化提高汽油辛烷值和十六烷值提高汽油辛烷值和十六烷值捕獲釩等重金屬和堿氮污染物，減少催化劑的失活捕獲釩等重金屬和堿氮污染物，減少催化劑的失活基質(zhì)和分子篩之間的協(xié)同作用：基質(zhì)和分子篩之間的協(xié)同作用：基質(zhì)將大的原料分子裂化為小分子基質(zhì)將大的原料分子裂化為小分子然后沸石裂化小分子為產(chǎn)物然后沸石裂化小分子為產(chǎn)物二者復(fù)合的活性大于二者單獨(dú)活性的加和二者復(fù)合的活性大于二者單獨(dú)活性的加和三、催化劑載體及其它三、催化劑載體及其它催化劑載體的作用催化劑載體的作用 第第9 9章章 催化裂化催化裂化硅溶膠硅溶膠有好的粘結(jié)性能，但基本無(wú)活性

43、有好的粘結(jié)性能，但基本無(wú)活性由于便宜，國(guó)外廣為采用由于便宜，國(guó)外廣為采用作為粘結(jié)劑和高嶺土一起可產(chǎn)生大的表面積和較大的孔體作為粘結(jié)劑和高嶺土一起可產(chǎn)生大的表面積和較大的孔體積（積（0.3ml/g），所制基質(zhì)），所制基質(zhì)5002000的孔占總孔體積的孔占總孔體積約約50%鋁溶膠鋁溶膠氫氯酸鋁，以金屬鋁和鹽酸反應(yīng)而成，有很好的粘結(jié)性，氫氯酸鋁，以金屬鋁和鹽酸反應(yīng)而成，有很好的粘結(jié)性，但價(jià)格較貴但價(jià)格較貴擬薄水鍋石酸化生成擬薄水鍋石酸化生成Al2O3溶膠，有好的粘結(jié)性，焙燒脫溶膠，有好的粘結(jié)性，焙燒脫水可轉(zhuǎn)化為水可轉(zhuǎn)化為 -Al2O3 ，有酸性（，有酸性（L酸、酸、B酸），有較大的表酸），有較大的表

44、面積和中孔（可幾孔徑可在面積和中孔（可幾孔徑可在 30 100范圍內(nèi)）范圍內(nèi)）粘結(jié)劑及其作用粘結(jié)劑及其作用 第第9 9章章 催化裂化催化裂化SiO2- Al2O3凝膠凝膠有一定粘結(jié)性，但較差有一定粘結(jié)性，但較差有較大表面積和孔體積，并有較強(qiáng)的酸性，較多的有較大表面積和孔體積，并有較強(qiáng)的酸性，較多的L酸。酸。與原來(lái)的硅酸鋁催化劑性質(zhì)相似與原來(lái)的硅酸鋁催化劑性質(zhì)相似第一代分子篩催化劑的基質(zhì)、第一代分子篩催化劑的基質(zhì)、 Ashland RCC第一代渣油第一代渣油裂化劑的基質(zhì)都用它裂化劑的基質(zhì)都用它我國(guó)我國(guó)80年代生產(chǎn)的中堆比催化劑也以它作基質(zhì)年代生產(chǎn)的中堆比催化劑也以它作基質(zhì)粘結(jié)劑及其作用粘結(jié)劑及其

45、作用 第第9 9章章 催化裂化催化裂化FCC催化劑及工藝過(guò)程添加劑催化劑及工藝過(guò)程添加劑 第第9 9章章 催化裂化催化裂化1、活性、穩(wěn)定性、活性、穩(wěn)定性2、選擇性、選擇性3、密度、篩分、密度、篩分真實(shí)密度：真實(shí)密度：22.2g/cm3；顆粒密度：顆粒密度：0.91.2g/cm3；堆積密度：堆積密度：0.50.8g/cm3；4、機(jī)械性能、機(jī)械性能四、催化劑使用性能四、催化劑使用性能 第第9 9章章 催化裂化催化裂化1、催化劑的失活、催化劑的失活水熱失活水熱失活結(jié)焦失活結(jié)焦失活中毒失活中毒失活平衡活性平衡活性五、催化劑的失活與再生五、催化劑的失活與再生 第第9 9章章 催化裂化催化裂化2、催化劑再

46、生、催化劑再生催化劑顆粒上的焦炭分布圖催化劑顆粒上的焦炭分布圖 催化劑顆粒上的焦炭分布催化劑顆粒上的焦炭分布（1 1）裂化催化劑上的焦炭的組成、結(jié)構(gòu)與分布）裂化催化劑上的焦炭的組成、結(jié)構(gòu)與分布 焦炭的經(jīng)驗(yàn)分子式可寫(xiě)為焦炭的經(jīng)驗(yàn)分子式可寫(xiě)為(CH n)m。一般情況下。一般情況下n值在值在0.51.0 第第9 9章章 催化裂化催化裂化（2 2）主要再生反應(yīng)及反應(yīng)熱）主要再生反應(yīng)及反應(yīng)熱焦炭 O2 CO + CO2 +H2O再生反應(yīng)熱：C + O2 CO2 33873 kJ/kgC + 0.5O2 CO 10258 kJ/kgH2 + 0.5O2 H2O 119890 kJ/kg且反應(yīng)熱與焦炭的H/

47、C,及煙氣的CO2/CO比值有關(guān)。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化d COCOdtk k Ckkk tk texp()exp()21201221中間氧化物模型中間氧化物模型 第第9 9章章 催化裂化催化裂化CO COkkkkEERTAE RT232302032exp ()exp()中間氧化物模型的另一變化中間氧化物模型的另一變化 第第9 9章章 催化裂化催化裂化 燒碳動(dòng)力學(xué)燒碳動(dòng)力學(xué)一級(jí)反應(yīng)考慮，m = n = 1：式中：C催化劑上含碳量，%； KC燒碳反應(yīng)速率常數(shù)，(1/kPa.min);PO2氧分壓，kPa.CPkddCOc2 （3）再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第第9 9章章 催化裂

48、化催化裂化氫氫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率碳轉(zhuǎn)化率碳轉(zhuǎn)化率焦炭中氫轉(zhuǎn)化率與碳轉(zhuǎn)化率的關(guān)系焦炭中氫轉(zhuǎn)化率與碳轉(zhuǎn)化率的關(guān)系燒氫動(dòng)力學(xué)燒氫動(dòng)力學(xué) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化（4）再生器反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型）再生器反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型G(Co-CR)/WkPCRX 0iX ln(X /X )0i 一段流化床再生器一段流化床再生器CCCCCCkPGCkP/ )CC(GWRRROORORO1122G(Co-CR)/WkCRPo2平均 第第9 9章章 催化裂化催化裂化CCCCCCkPGWWRROO111212第一段第一段 G(CO-C1)/W1kPO2C1第二段第二段 G(C1-CR)/W2kPO2CR兩段再生兩段再生ROOCC

49、CCCC111WWW21 第第9 9章章 催化裂化催化裂化第四節(jié)第四節(jié) 反再系統(tǒng)分析反再系統(tǒng)分析同軸式催化裂化同軸式催化裂化高低并列催化裂化高低并列催化裂化 第第9 9章章 催化裂化催化裂化一、提升管內(nèi)反應(yīng)歷程分析一、提升管內(nèi)反應(yīng)歷程分析 預(yù)提升區(qū)預(yù)提升區(qū) 油劑混合區(qū)油劑混合區(qū) 主反應(yīng)區(qū)主反應(yīng)區(qū) 二次反應(yīng)區(qū)二次反應(yīng)區(qū) 快速分離區(qū)快速分離區(qū) 汽提區(qū)汽提區(qū) 第第9 9章章 催化裂化催化裂化1、預(yù)提升區(qū)、預(yù)提升區(qū)預(yù)提升介質(zhì)預(yù)提升介質(zhì)水蒸汽水蒸汽干氣干氣各種汽油各種汽油預(yù)提升段結(jié)構(gòu)預(yù)提升段結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)新型結(jié)構(gòu)新型結(jié)構(gòu)預(yù)提升段的作用預(yù)提升段的作用常規(guī)作用常規(guī)作用反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)（MGD)流化氣流化氣

50、預(yù)提升氣預(yù)提升氣 第第9 9章章 催化裂化催化裂化2、油劑高效接觸、油劑高效接觸提高催化裂化有效轉(zhuǎn)化程度的有效方向是降低干氣和提高催化裂化有效轉(zhuǎn)化程度的有效方向是降低干氣和焦炭產(chǎn)率。焦炭產(chǎn)率。提升管內(nèi)油劑的高效接觸是關(guān)鍵。提升管內(nèi)油劑的高效接觸是關(guān)鍵。理想狀態(tài)：高油劑混合能量短接觸時(shí)間理想狀態(tài)：高油劑混合能量短接觸時(shí)間 大劑油比、強(qiáng)返混、短時(shí)間、適宜的混合溫度大劑油比、強(qiáng)返混、短時(shí)間、適宜的混合溫度 Total的的RFCC技術(shù)技術(shù)Thermal Shock：高的再生劑溫度：高的再生劑溫度和高的油劑混合溫度以及在高溫環(huán)境下油料與催化劑的和高的油劑混合溫度以及在高溫環(huán)境下油料與催化劑的時(shí)間接觸要短

51、（一般小于時(shí)間接觸要短（一般小于1 s）。）。 能夠裂解重油大分子能夠裂解重油大分子 第第9 9章章 催化裂化催化裂化3、主反應(yīng)區(qū)反應(yīng)平流推進(jìn)、主反應(yīng)區(qū)反應(yīng)平流推進(jìn)為了提高催化裂化有效轉(zhuǎn)化程度，優(yōu)化產(chǎn)品分布，油為了提高催化裂化有效轉(zhuǎn)化程度，優(yōu)化產(chǎn)品分布，油劑高效接觸完成后，提升管內(nèi)理想的狀態(tài)：裂化反應(yīng)劑高效接觸完成后，提升管內(nèi)理想的狀態(tài)：裂化反應(yīng)的平流推進(jìn)。的平流推進(jìn)。 大劑油比、平推流、短時(shí)間、適宜反應(yīng)溫度大劑油比、平推流、短時(shí)間、適宜反應(yīng)溫度 魏飛等人的研究表明，下行床更有利于反應(yīng)平流推進(jìn)條魏飛等人的研究表明，下行床更有利于反應(yīng)平流推進(jìn)條件的實(shí)現(xiàn)，且產(chǎn)物分布呈現(xiàn)件的實(shí)現(xiàn)，且產(chǎn)物分布呈現(xiàn)“中

52、間增加，兩頭減少中間增加，兩頭減少”的的趨勢(shì)。趨勢(shì)。 入口氣固快速混合和均勻接觸入口氣固快速混合和均勻接觸是工業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵。是工業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵。（王（王 雷，張琪皓，魏雷，張琪皓，魏 飛，等飛，等. 石油化工，石油化工，2003，32（5）：）：365-370 ）（鄧任生，劉騰飛，魏（鄧任生，劉騰飛，魏 飛，等飛，等. 化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，2001，17(3)：238-243 ） 第第9 9章章 催化裂化催化裂化4、二次反應(yīng)區(qū)、二次反應(yīng)區(qū)不利的二次裂化反應(yīng)不利的二次裂化反應(yīng)有利的二次裂化反應(yīng)有利的二次裂化反應(yīng)MIP技術(shù)技術(shù)終止劑技術(shù)終止劑技術(shù) 第第9 9章章 催化裂化催化

53、裂化5、油劑快速分離、油劑快速分離 氣固高效分離、油氣快速引出、油劑高效汽提氣固高效分離、油氣快速引出、油劑高效汽提（“三快組合技術(shù)三快組合技術(shù)”） 已推廣應(yīng)用，可提高輕油收率已推廣應(yīng)用，可提高輕油收率0.51.0個(gè)百分點(diǎn)，個(gè)百分點(diǎn)，結(jié)焦減少，保證長(zhǎng)周期運(yùn)行。結(jié)焦減少，保證長(zhǎng)周期運(yùn)行。 油氣在快分內(nèi)的停留時(shí)間仍有油氣在快分內(nèi)的停留時(shí)間仍有12 s； 沉降器內(nèi)油氣的滯留空間太大；沉降器內(nèi)油氣的滯留空間太大； 頂旋升氣管外壁結(jié)焦；頂旋升氣管外壁結(jié)焦； 快分與頂旋系統(tǒng)匹配關(guān)系有待進(jìn)一步優(yōu)化。快分與頂旋系統(tǒng)匹配關(guān)系有待進(jìn)一步優(yōu)化。 第第9 9章章 催化裂化催化裂化油漿重組分在汽提段被油漿重組分在汽提段被汽提出來(lái)后，以汽提出來(lái)后，以液滴形液滴形式式進(jìn)入沉降器，彌漫在進(jìn)