催化裂化的工藝特點及基本原理

教案葉蔚君5.1[引入]:先提問復習，再從我國催化裂化汽油產(chǎn)量所占汽油總量的比例引入本章內容。[板書]:催化裂化一、概述1、催化裂化的定義、反響原料、反響產(chǎn)物、生產(chǎn)目的[表達]:470~530OC0.1～0.3MPa油、柴油等輕質產(chǎn)品和焦炭的過程。)、[板書]2.催化裂化在煉油廠申的地位和作用:1988年統(tǒng)計，全世界每年汽油總消費量約為6.5175090-92RON96-98RON19889097。一般原油常常減壓蒸餾所供給的汽油、煤油和柴油等輕質油品僅有10-40%，假設要得到更多的輕質產(chǎn)品以解決供需沖突，就必需對其余40-60MON，必需與二次加工汽油調合使用。國內外常用的二次加工手段主要有熱裂化、焦化、催化裂化和加氫裂化等。而熱裂化由于技術落后很少進展，而且正漸漸被淘汰，焦化只適用于加工減壓渣油，加氫裂化雖然技術上先進、產(chǎn)品收率高、質量好、敏捷性大，但設備簡單，而且需大量氫氣，因此，技術經(jīng)濟上受到肯定限制，所以，使得催化裂化在石油的二次加工過程中占居著重要地位(在各個主要二次加工工藝中居于首位)。特別是在我國，80%。因此，要改善汽油質量提高辛烷值，首先需要把催化裂化汽油辛烷值提上去。目前我國催化裂化汽油辛烷值RON提高催化劑質量，快速趕上國際先進水平。[板書]3[表達]輕質油收率高，可達70%-80%，而原料初餾的輕質油收率僅為10%~40%。所說輕質油是指汽抽、煤油和柴油的總和。85性也較好。十六烷值。催化裂化氣體產(chǎn)品產(chǎn)率約為10%~2090%左右是CC3 43 4

組分中合大量烯烴。因此這局部產(chǎn)品是優(yōu)良的石油化工原料及生產(chǎn)高辛烷值汽油組分的原料。氣體產(chǎn)率為10%~2030%－50%，柴油產(chǎn)率不超過405%~7%左右。和農(nóng)業(yè)的進展，對柴油的需求量很大，通過調整操作條件或承受的工藝技術，可在生產(chǎn)汽油的同時，盡可能提高柴抽的產(chǎn)率，這也是我國催化裂化技術的一大特點。[板書]4.催化裂化的進展概況5.催化裂化的進展方向：[表達]：連續(xù)改進工藝、設備、催化劑技術，盡可能多地轉化劣質重油；提高輕質產(chǎn)品收率。對我國而言，特別要在保證長周期運轉上下功夫。連續(xù)爭論開發(fā)多產(chǎn)低碳烯烴的工藝，為進展石油化工和清潔燃料組分的生產(chǎn)供給原料。利用其反響機理，連續(xù)爭論開發(fā)能滿足市場產(chǎn)品需求的催化裂化工藝和催化劑。為清潔生產(chǎn)，爭論開發(fā)削減排放的工藝、催化劑、添加劑以及排放物的無害化處理。同步進展催化裂化與其它工藝的組合優(yōu)化。過程模擬和計算機應用。[引入]催化裂化汽油原料和產(chǎn)品[板書]二、催化裂化的原料和產(chǎn)品1、原料：餾分油、渣油VGO350~500oC、熱加工產(chǎn)物——焦化蠟油/減粘裂化餾出油、潤滑油溶劑精制的抽出油、渣油〔減壓渣油、脫瀝青的減壓渣油、加氫處理重油等，常摻入到減壓餾分油中進展加工，當減壓餾分油中摻入渣油時則通稱為RFCC。評價指標：餾分組成、烴類族組成、殘?zhí)?、含硫含氮化合物、金屬等。[板書]2、產(chǎn)品：氣體、液體產(chǎn)物、焦炭[表達]氣體〔干氣、液化氣、液體產(chǎn)物〔汽油、柴油、重柴油/回煉油、油漿/澄清油、焦炭。[引入]催化裂化原料是如何進展反響而得到產(chǎn)品的？[板書]三、烴類的催化裂化反響[小結]:一、烴類的催化裂化根本反響:(一)烷烴(以分解反響為主);/雙鍵位移異構/幾何構造、氫轉移反響、芳構化反響——脫氫);(三)環(huán)烷烴(分解、氫轉移、異構化);(四)芳香烴(烷基側鏈斷裂、脫氫、焦化)[提問]:為什么催化的汽油辛烷值高，而柴油的十六烷值低呢?[答復]要點：從裂化可能進展的化學反響上看，可知異構成分、芳香烴較多，而正構烷烴少)再把辛烷值、十六烷值的概念重復習一遍。[板書]二、石油餾分的催化裂化反響機理各種烴類之間的競爭吸附和對反響的阻滯作用、簡單的平行-順序反響。不同烴類分子在催化劑外表上的吸附力量不同，其挨次如下:稠環(huán)芳烴>稠環(huán)環(huán)烷烴>烯烴>單烷塞單環(huán)芳烴>單環(huán)環(huán)烷烴>烷烴同類分子，相對分予質量越大越簡潔被吸附。按烴類化學反響速度挨次排列，大致如下:烯烴>大分子蓽烷基側鏈的單環(huán)芳烴>異構烷烴和環(huán)烷烴>小分子單烷基側鏈的單環(huán)芳烴>正構烷烴>稠環(huán)芳烴[爭論]催化裂化的抱負原料是什么?為什么?爭論完畢請學生答復以下問題[小結]環(huán)烷烴有肯定的吸附力量，又具適宜的反響速度，因此可以認為，富含環(huán)烴的石油餾分應是催化裂化的抱負原料[引入][板書]四、催化裂化催化劑1、裂化催化劑的種類(無定形硅酸鋁、分子篩系列)、組成(活性中心Al

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2[板書]2性質。[表達]活性、選擇性、穩(wěn)定性抗重金屬污染性質對催化劑的影響。[板書]3.工業(yè)用分子篩裂化催化劑的種類:4.裂化催化劑的失活與再生:[表達]失活緣由(水熱失活、結焦失活、中毒失活)、裂化催化劑的再生(主要是燒焦)再生操作的主要影響因素(T構造形式、再生時間)[歸納、提問、總結]以提問的方式梳理本次課的內容5.2〔工藝流程〕[引入]:要設備是什么、現(xiàn)有哪些技術?一、生產(chǎn)中幾個常用的根本觀念(一)轉化率和回煉操作原料轉化為產(chǎn)品的百分率?？傓D化率＝(氣體+汽油+焦炭)/(穎原料油)x100%[表達]真正意義的轉化率應當是原料油量減去末轉化油的量與原料油量之比，稱為重油轉化率，一般在試驗室使用。[版書]2.回煉操作[表達]回煉操作又叫循環(huán)裂化。由于穎原料經(jīng)過一次反響后不能都變成要求的產(chǎn)品，還有一局部和原料油餾程相近的中間餾分。把這局部中間餾分送回反響器重進展反響就叫回煉操作。這局部中間餾分油就叫做回煉油(或稱循環(huán)油)。假設這局部循環(huán)油不去回煉而作為產(chǎn)品送出裝置，這種操作叫單程裂化。[版書并講解]單程轉化率=(氣體+汽油+焦炭)/(總進料)x100%=總轉化率/(1+回煉化)[版書并講解]回煉比=(回煉油十回煉油漿)/穎原料回煉比的大小由原料性質和生產(chǎn)方案打算。通常，多產(chǎn)汽油方案承受小回煉比，多產(chǎn)柴油方案用大回煉比。[舉例]總轉化率、單程轉化率的計算[板書](二)空速和反響時間[表達]在床層流化催化裂化中?常用空速表示原料油與催化劑的接觸時間。其定義是每小時進入反響器的原料油量與反響器內催化劑藏量之比。其定義是每小時進入反響器的原料油量與反響器內催化劑藏量之比5~10[表達]催化劑循環(huán)量與總進料量之比稱為劑油比，用c/o在同一條件下，劑油比大，說明原料油能與更多的催化劑接觸，單位催化劑上的積炭少，催化劑失活程度小，從而使轉化率提高。但劑油比增大會便焦炭產(chǎn)率增加，劑油比太小，增加熱裂化反響的比例，使產(chǎn)品質量變差。高劑油比操作對改善產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質量都有利，實5~10[表達]如前所述，石油餾分的催化裂化反響總體上是強吸熱反響，欲便反響過程順當進展，必需供給熱量使之在肯定溫度條件下進展。工業(yè)生產(chǎn)中石油餾分是在提升管反響器中進展的，由于反響過程申吸取熱量和器壁散熱，反響器進口和出口的溫度是不一樣的，進口溫度高于出口大約20~30。C。所謂反響溫度通常是指提升管出口溫度，依據(jù)470~520。C原料越重應承受較高的反響溫度以多產(chǎn)柴油為目的，應承受較低的反響溫度，以生產(chǎn)汽油和液化氣為主要目的則應承受較高的反響溫度。[版書]二、催化裂扮裝置的工藝流程〔一〕反響—再生系統(tǒng)[投影]凹凸并列式提升管催化裂扮裝置反響—再生系統(tǒng)的工藝流程。[表達]1.工藝流程穎原料〔減壓餾分油或重油〕經(jīng)過一系列換熱后與回煉油混合，進200－300管反響器下部，與來自再生器的高溫催化劑接觸并馬上氣化，油氣與5-8m/s的線速向上流保證催化劑在兩器間按正常流向循環(huán)以及再生器有良好的流化狀況是催2、主要設備的構造和作用特點3、著重于反響－再生的技術[板書]〔二〕分餾系統(tǒng)[表達]分餾系統(tǒng)的作用是將反響－再生系統(tǒng)的產(chǎn)物進展初步分別，得到局部產(chǎn)品和半成品。由反響－再生系統(tǒng)來的高溫油氣進入催化分餾塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫過熱后進入分餾段，經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油和油漿。富氣和粗汽油去吸取穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經(jīng)提、換熱或冷卻后出裝置；回煉油返回反響－再生系統(tǒng)進展回煉；油漿的一局部送反響－再生系統(tǒng)回煉，另一局部經(jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔。將輕柴油的一局部經(jīng)冷卻后送至再吸取CC3 4分餾塔的過剩熱量以使塔內氣、液負荷分布均勻，在塔的不同位置分4循環(huán)回流。[板書]1穩(wěn)定塔以及相應的冷換設備。2[板書]〔三〕吸?。€(wěn)定系統(tǒng)[板書]工藝流程[表達]由分餾系統(tǒng)油氣分別器出來的富氣經(jīng)氣體壓縮機升壓后，冷卻并分出凝縮油，壓縮富氣進入吸取塔底部，粗汽油和穩(wěn)定汽油作為吸CC3 4

的富吸取油由塔底抽出送至解吸塔頂部。吸取塔設有一個中段回流以維持塔內較低的溫度。吸取塔頂出來的貧氣中尚夾帶少量汽油，經(jīng)再吸取塔用輕柴油回收其中的汽油組分后成為干氣送燃料氣管網(wǎng)。吸取了汽油的輕柴油由再吸取塔底抽出返回分餾塔。解吸塔的作用是通過加熱將富吸取油中飽組分解吸出來，由塔頂引出進入中間平衡罐，塔底為脫乙烷汽油被送至穩(wěn)定塔。穩(wěn)定塔的目的是將汽油中c4

以下的輕烴脫除，在塔頂?shù)玫揭夯瘹猓椎玫胶细竦钠?即穩(wěn)定汽油)。[板書]2[表達]吸取塔、分餾塔、解吸塔構造和作用特點及功能[板書]二、渣油催化裂化〔一〕渣油原料的特性及其對催化裂化過程的影響1[表達]與餾分油催化裂化焦炭產(chǎn)率做比較[版書]2[表達]渣油中的重金屬，在催化裂化過程中，幾乎全部沉積在催化劑外表上，造成嚴峻污染。危害最大的是鎳、釩和鈉。在催化裂化條件下，鎳是脫氫催化劑，催化劑被鎳污染后，其選的危害更大。釩可與沸石作用破壞催化劑的晶體構造或酸性中心，造成永久性失活。鈉可降低催化劑的穩(wěn)定性。因此，如何掌握重金屬對催化劑的污染，使催化劑保持較高的平衡活性和選擇性是渣油催化裂化的另一技術關鍵。[版書]3.硫、氮等雜質的影響[表達]渣油中硫、氮等雜質含量高，裂化所得輕質油品和焦