催化裂化装置简介.ppt

石化盐化一体化项目催化裂化装置简介,设计技术部吴雯雯二一五年二月,催化工艺发展历程,催化裂化反应及催化剂,催化裂化装置概况,主要内容,催化裂化发展趋势,催化裂化的定义,催化裂化（Catalyticcracking）是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，并转化为裂化气、辛烷值较高的汽油、柴油等产品的加工过程。,催化裂化的原料：减压馏分油（VGO）FCC常压渣油和减压渣油的脱沥青油RFCC）,催化工艺发展历程,催化剂,催化工艺发展历程,催化工艺发展历程,直馏汽柴油不能满足社会需求,直馏汽油辛烷值低，不能直接做汽油机燃料,催化裂化,催化裂化的发展历程：固定床催化裂化，1936年，第一套固定床的催化裂化装置在美国投入工业生产，原料油进入反应器中进行反应后，停止进料，通入水蒸气置换，然后通入空气进行催化剂的再生，反应与再生均在一个反应器中进行。,催化工艺发展历程,固定床催化裂化,原料油,反应产物,再生烟气,空气,催化工艺发展历程,移动床催化裂化，1950年前后出现了移动床催化裂化装置，反应和再生分别是在反应器中与再生器中进行。,移动床催化裂化,催化工艺发展历程,流化床催化裂化,流化床催化裂化，与移动床催化裂化装置几乎同时发展起来，反应与再生分别在反应器和再生器中进行，油气与催化剂呈流化状态。,催化工艺发展历程,提升管催化裂化,提升管催化裂化，自1960年后，为了配合高活性的分子筛催化剂，流化床反应器又发展成为提升管反应器。目前世界上绝大多数催化裂化装置均采用提升管反应器。,催化工艺发展历程,催化工艺发展历程,催化裂化反应及催化剂,催化裂化装置概况,主要内容,催化裂化发展趋势,催化裂化装置概况,反应-再生部分分馏部分吸收稳定部分产品精制余热回收,主要组成部分,反再系统混合原料油通过装置加热至后分六路经原料油雾化喷嘴进入提升管与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应。反应后的油气与待生催化剂经旋风分离器分离后进入分馏塔。待生催化剂经汽提后沿待生立管向下进入再生器，与向上流动的主风逆流接触，在690左右的再生温度、富氧及CO助燃剂的条件下进行完全再生。再生器烧焦所需的主风由主风机提供。再生烟气一路进入烟机,另一旁路经双动滑阀。两路烟气最终合并进入余热锅炉,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,反应深度控制,生产过程中，影响反应深度的操作因素很多：原料性质、反应温度、反应剂油比、再生催化剂物化性质、回炼比、反应时间等,催化裂化装置概况,反应温度是调整反应深度最常用、最有效的手段之一，温度每升高10%-20%，反应速度约增加10%-20%。反应温度提高时，汽油气体的反应速度加快最多，原料汽油反应次之，而原料焦炭的反应加快的最少。提高反应温度对分解反应和芳构化反应速度的提高超过了氢转移反应速度的提高，因此汽、柴油中烯烃、芳烃含量增加，使汽油辛烷值增加，柴油十六烷值降低，汽、柴油安定性降低。如果转化率不变，则汽油产率降低，气体产率增加，而焦炭产率略有下降。,催化裂化装置概况,反再热平衡控制,原料在反应过程中所生成的焦碳（占原料5-10w%）附着于待生催化剂表面，并随待生催化剂送入再生器进行烧焦，焦碳在烧焦过程中释放出大量的热能。对于催化裂化装置来说（特别是对于掺炼渣油、油浆全回炼、高反应深度等装置），烧焦放热量往往高于反应用热、主风升温、散热损失等用热总量，存在大量的热量过剩，这些过剩热量由外取热器取热产蒸汽以达到系统的热量平衡,催化裂化装置概况,外取热器取热量由外取热器内流化风量或催化剂返回管提升风量（控制外取热催化剂循环量）进行控制。正常生产过程中，以再生器密相温度（670700）为依据控制外取热器内流化风调节阀开度，改变外取热系统取热负荷，控制再生温度相对稳定。在装置加工负荷低、原料生焦量低或事故状态下出现热量不足时，需相应降低外取热器取热负荷直至停运、提高预热温度、适当减少汽提蒸汽量等措施，出现热量严重不足时，可短期往再生器喷入燃烧油（但应避免长时间喷燃烧油，造成局部超温导致催化剂失活）。,催化裂化装置概况,压力控制,催化裂化装置概况,反再压力平衡是催化装置日常操作过程中的关键平衡之一。沉降器压力通过调整气压机转速、气压机出口反飞动调节阀来控制，提高反应压力可降低气压机能耗，但也使反应时间延长，反应转化率上升、反应生焦率上升。再生器压力由烟机入口调节蝶阀和双动滑阀分程控制，提高再生压力可提高再生效果，增加烟机回收功率，但也使主风机供风耗能增加，并受到正常操作下主风机出口压力、反再间压力平衡、催化剂流化输送控制等因素制约。烟机入口蝶阀开度增加，再生器压力下降。,催化裂化装置概况,分馏过程主要就是根据气液平衡原理，把反应来的油气混合物按照相对挥发度不同，将其分割成富气、汽油、轻柴油、回炼油和油浆等馏分的一种物理过程。分馏塔中过剩的热量由顶循环、一中循环、二中循环、油浆蒸汽发生器取走。分馏在整个催化装置中起承上启下的关键作用。,分馏系统,催化裂化装置概况,二中泵,一中泵,顶循泵,油浆泵,油浆原料换热器,油浆蒸汽发生器,回炼油浆,油浆紧急外甩,油浆外送,回炼油,油气,轻柴外送,油气分离器,粗汽油外送,酸性水外送,富气至气压机,顶循原料换热器,顶循热水换热器,蒸汽发生器,一中热水换热器,一中原料换热器,稳定塔底重沸器,换热,贫吸收油冷却器,至再吸收塔,柴油汽提,催化裂化装置概况,汽油干点主要是通过分馏塔顶的温度来控制，分馏塔顶温度是塔顶油气在其分压下的露点温度。塔顶馏出物包括粗汽油、富气、水蒸汽及惰性气体，汽油组份的油气分压越高，馏出同样的粗汽油所需的塔顶温度越高；一定的油气分压下，塔顶温度越高，粗汽油干点越高。控制目标：203相关参数：分馏塔顶温度、塔顶压力、冷回流量、顶循环量、顶循环回流温度、富吸收油量、分馏塔顶蒸汽总量（影响汽油组份油气分压）、反应深度。,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,柴油闪点主要通过调整分馏塔汽柴油切割效果及调节汽提塔汽提蒸汽量来调节。在日常生产中，在馏出口指标满足质量要求情况下应尽量少用汽提蒸汽。去罐区时需控制较高的闪点，而改去下游加氢装置时，可降低柴油闪点控制指标。控制目标：60相关参数：汽提蒸汽量，汽提塔液位，柴油上下抽出口抽出比例、塔顶温度，汽提塔压力。,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,吸收稳定系统,吸收稳定系统，主要由吸收塔、再吸收塔、解吸塔以及稳定塔组成，从分馏塔顶油气分离器出来的富气中含有汽油组分，而粗汽油中也含有C3和C4组分。吸收稳定的作用就是利用吸收和精馏的方法将粗汽油和富气分离成干气（C1与C2组分）、液化气（C3与C4组分）和稳定汽油。,催化裂化装置概况,粗汽油泵,富气,解析塔进料泵,轻柴油,干气,富吸收油回分馏,稳定汽油出装置,液化气,催化裂化装置概况,吸收稳定部分富气经压缩冷却分离后进入吸收塔下部，与粗汽油逆流接触，吸收富气中的C3、C4。吸收塔顶贫气进入再吸收塔底部，与轻柴油逆流接触，以吸收贫气中携带的汽油组分，从再吸收塔顶排出的干气进过双脱后进管网，塔底富吸收油经换热后返回分馏塔。凝缩油进入解吸塔上部，解吸出凝缩油中2组分。脱乙烷汽油换热升温后进入稳定塔，液化气从稳定塔顶馏出。C4及C4以下的轻组分从塔顶馏出，液化气送往双脱装置进一步精制。塔底的稳定汽油经换热冷却后，一部分送出装置进一步精制；另一部分用泵打入塔吸收塔顶作为补充吸收剂。,催化裂化装置概况,干气中C3以上组分含量的控制干气经脱硫后并入全厂燃料气管网，如果干气中含太多的C3、C4，会造成液化气收率的下降，干气中C3、C4含量的高低主要由吸收塔的吸收过程控制。影响吸收的因素很多，主要有：油气比、操作温度、操作压力、吸收剂和被吸收气体的性质、塔内气液流动状态、塔板数及塔板结构等。对具体装置来讲，吸收塔的结构等因素都已确定，吸收效果主要靠适宜的操作条件来保证。控制目标：3.0%V相关参数：吸收塔温度、吸收塔压力、吸收剂量、补充吸收剂量及温度、解吸气量（解吸深度）、中段回流取热量（循环流量及回流温度）、稳定汽油蒸汽压、压缩富气量及组成。,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,液化气中C2含量的控制控制液化气中C2含量，解吸塔的操作条件是关键。高温低压对解吸有利，但解吸塔压力同时受制于稳定塔操作压力（脱乙烷汽油自压至稳定塔），且解吸气并入气压机出口富气线，其压力也与吸收塔操作压力密切相关，因而不可能降的过低。控制目标：C21.0V%相关参数：解吸塔11层气相温度、解吸塔13层气相温度、解吸塔9层气相温度、解吸塔压力、解吸塔进料温度、解吸塔进料量及组成。,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,液化气中C5含量的控制催化液化气的C5含量控制要求较高，设计工况下的液化气C5含量为0.5v%，日常生产过程中应兼顾汽油蒸汽压控制，通过调整回流比、塔顶温度、进料位置等手段，努力控制好液化气中的C5含量。控制目标：1.5%V相关参数：稳定塔48层温度、塔顶压力、塔顶回流量、进料温度、进料组成及位置、塔底重沸器返塔温度等。,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,稳定汽油蒸汽压控制稳定汽油蒸汽压高低主要由其轻组份（主要为C4）含量高低影响，蒸汽压过高不利于汽油的安全储存并造成挥发损失，蒸汽压过低则影响汽油机的启动性能。控制目标：夏季62kPa冬季85kPa相关参数：稳定塔底温度、塔顶压力、进料流量、进料温度、进料组成及位置、稳定塔底10层温度等。,催化裂化装置概况,催化裂化装置概况,产品精制部分干气再吸收塔顶干气经过脱硫后进入全厂燃料管网。液化气稳定塔顶液化气经脱硫脱硫醇后送出装置汽油稳定塔底汽油经脱硫脱硫醇后送出装置,催化裂化装置概况,余热回收部分再生烟气经三旋后分两路：一路进入烟气轮机膨胀作功，驱动主风机回收烟气中的压力能；另一旁路经双动滑阀。两路烟气最终合并进入余热锅炉进一步回收烟气的显热，发生、过热中压蒸汽。烟气经余热锅炉后温度降至180最后排入烟囱。,催化裂化装置概况,催化工艺发展历程,催化裂化反应及催化剂,催化裂化装置概况,主要内容,催化裂化发展趋势,催化裂化反应及催化剂,烃类分子在催化裂化过程中进行复杂的平行顺序反应。催化反应：在催化剂作用下发生的反应催化裂化、异构化、氢转移、环化、缩合非催化反应：在裂化条件下热力学上可能进行的反应缩合生焦、热裂化等一次反应：原料油直接裂解、脱氢、缩合生成汽油、柴油、液化气和焦炭、干气等产物二次反应：一次反应产物作为中间反应物继续发生裂化、氢转移、环化和芳构化、异构化、烷基化以及叠合、脱氢缩合等二次化学反应,催化裂化反应,在催化剂的作用下，石油的裂化反应活化能显著降低，在相同的反应温度下反应速度比热裂化速度要快得多，其反应产物与热裂化也明显不同。这表明催化裂化与热裂化在反应历程上有本质的差别。,正碳离子链反应历程,在裂化催化剂的作用下，烃类的反应不象热裂化反应那样遵循自由基链反应历程，而是在催化剂的酸性中心遵循正碳离子链反应历程。,催化裂化反应及催化剂,正碳离子链反应分为三个步骤：,催化裂化反应及催化剂,催化裂化反应的特点：碳骨架结构的异构化是催化裂化特有的反应，这导致催化裂化产物中异构烷烃的含量较多，有利于提高汽油的辛烷值。形成的正碳离子进一步异构化和断裂，这就导致催化裂化气体中的C3、C4含量很高。,催化裂化反应及催化剂,各族烃类的催化裂化反应,烷烃,烷烃的催化裂化反应：异构化裂解反应烷烃的反应产物：相对分子质量更小的烷烃与烯烃,催化裂化反应及催化剂,烯烃,由于催化裂化原料多数不含有烯烃，所以烯烃的反应一般属于二次反应。烯烃的催化裂化反应与其热裂化反应差别很大。,裂化反应,催化裂化反应及催化剂,烯烃裂化为小分子烯烃，环化为环烷烃，异构化为支链烯烃（再通过氢转移反应可进一步形成支链烷烃），直接氢转移成烷烃，环化、缩合、脱氢成为焦炭。,适应汽油产品质量降烯烃含量的要求。,利用氢转移反应开发新的催化裂化技术：,通过改进催化剂性能与反应条件优化，尽量将烯烃转化成异构烷烃与芳香烃，在降低烯烃的同时，保持汽油辛烷值基本不变。,多产烯烃的催化裂化技术，应采用氢转移活性较低的催化剂。,催化裂化反应及催化剂,环烷烃,环烷烃的催化裂化反应速率与异构烷烃相近。,环烷烃的催化裂化反应：环上C-C键的断裂生成烯烃和二烯烃环脱氢生成环烯烃甚至芳烃五员环与六员环之间的异构化或环上侧链的异构化,催化裂化反应及催化剂,芳香烃,侧链断裂反应转变为烯烃和较小侧链的芳烃烷基转移反应形成不同的烷基芳烃脱氢缩合反应成为多环芳烃，并可能进一步发生烷基化、脱氢缩合成为焦炭。,催化裂化反应及催化剂,原料油在催化剂表面进行的反应步骤：,反应物向催化剂表面扩散,反应物在催化剂表面被吸附,被吸附的反应物在催化剂表面发生反应本征反应,产物由催化剂表面脱附,脱附的产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散,催化裂化反应及催化剂,影响表观催化反应速度的因素：,本征反应、吸附、扩散这三个过程中，反应速度最慢者即为该过程的控制步骤。,反应物在催化剂表面的本征反应速度；,反应物或产物的催化剂表面的吸附速度和扩散速度。,催化裂化反应及催化剂,反应物中各族烃类在催化裂化催化剂表面上的吸附为化学吸附。各族烃类的吸附能力的大小顺序为：,稠环芳烃稠环环烷烃烯烃单烷基侧链的芳烃环烷烃烷烃。同一族烃类，相对分子质量越大，其吸附能力越强。,各族烃类本征反应速度快慢顺序为：,烯烃较长烷基侧链的单环芳烃异构烷烃及环烷烃较短烷基侧链的单环芳烃正构烷烃稠环芳烃,催化裂化反应及催化剂,扩散是一个物理过程，它具有使浓度均一化的倾向，扩散过程也分为两个步骤：,外扩散，反应物向催化剂周围的介质扩散；,内扩散比外扩散过程更为复杂。,内扩散，反应物在催化剂微孔中的扩散。,催化裂化反应及催化剂,比较各族烃类本征反应速度与吸附能力的强弱:,因此当催化裂化原料中含有较多的稠环芳烃时，它们首先占据催化剂的表面，从而阻碍其它烃类的吸附，使整个反应速率降低，而且稠环芳烃在催化剂表面易于缩合生成焦炭，使催化剂暂时失活。,稠环芳烃最容易被吸附，而反应速率最慢。,催化裂化反应及催化剂,平行连串反应,即使是单体烃类的反应，其反应也不是单一的，而是向若干个方向进行，当反应较深时还会发生二次反应。石油组分极其复杂，不仅各组分之间的反应相互影响，而且反应物与产物之间也会发生反应。,催化裂化反应及催化剂,上述两个平行反应，又是由若干连串反应组成的，而且还相互交叉。,一是分子逐渐变小，氢碳原子比逐渐增大的裂化反应，最后生成气体；,二是分子逐渐增大氢碳原子比逐渐减小的缩合反应，最后生成焦炭。,催化裂化反应及催化剂,催化裂化的产品：主要产品汽油含有较多异构烷烃、异构烯烃和芳香烃，RON为8890，基本没有二烯烃，安定性较好，是车用汽油的主要组分柴油中芳烃含量高，十六烷值较低，安定性较差，是商品柴油中质量最差的组分，一般与直馏柴油或加氢裂化柴油调和使用。液化气主要是C3和C4组分，还含有少量的C5，C3组分中，丙烯的含量占6080，C4组分中，丁烯含量为5065。,催化裂化反应及催化剂,催化裂化的产品：副产品干气主要是甲烷、乙烷与乙烯，其中其乙烯含量高于乙烷；油浆：燃料油、针状焦、增塑剂或进一步的加工利用,催化裂化反应及催化剂,重油的催化裂化,重质油催化裂化与馏分油催化裂化在化学反应上有许多共性，但由于原料性质和组成上的显著差别，重质油催化裂化反应也具有其特殊性。主要特点:,重油催化裂化属于气液固三相反应，由于重胶质和沥青质在催化裂化反应条件下无法气化，因此在其反应体系中有气液固三相，其中既有气相反应又有液相反应，既有在酸性催化剂上以正碳离子反应机理进行的催化裂化，又有以自由基链反应机理进行的热裂化。,催化裂化反应及催化剂,饱和分和芳香分的催化反应与馏分油类似，大部分气化进入催化剂微孔，基本属于按正碳离子历程进行的各种催化裂化反应。只是其中有一部分环烷烃和芳香烃的环数多达四环以上，它们更易于发生缩合反应，其生焦也就比馏分油催化裂化更为显著。,胶质在催化裂化中有相当高的可裂解性，由于胶质的芳香度较高，一般为0.3左右，其生焦率高达约30w%。但胶质中仍有60%70%的碳是处于烷及环烷结构中，这些有可能裂解为轻质产物。,催化裂化反应及催化剂,沥青质会在催化剂外表面热转化为焦炭。沥青质与部分较重的胶质组分尺寸为数十至数百nm。沥青质就很难扩散到催化剂的微孔中，而主要吸附于催化剂的外表面。在催化裂化过程中的一次反应主要是热解反应，它在高温下反应主要生成焦炭和气体，以及少量的可溶质，这些可溶质可在催化剂上进行二次裂化反应生成轻质油与气体。,催化裂化反应及催化剂,Y型沸石分子筛催化裂化催化剂的组成与结构,在催化裂化过程中采用得最多的是Y型沸石分子筛裂化催化剂，其组成为：,Y型沸石分子筛基质,催化裂化反应及催化剂,基质,基质的定义：沸石分子筛的活性太高、颗粒又太细，因而不宜单独用作催化剂，必须把它分散在相应的载体上，此类载体又可称为基质。,催化裂化反应及催化剂,能容纳从分子筛中迁移出的钠以提高催化剂的稳定性；,可在再生时从沸石分子筛携出热量，起保护作用；,还可降低催化剂的生产成本。,可提供催化剂流化过程所需的形状、粒度和必要的机械强度；,基质的作用：,具有较大的表面积和适当的孔分布，可使沸石分子筛很好地分散负载于其表面，使其性能能得到充分发挥；,催化裂化反应及催化剂,活性,活性的含义：表示催化剂对反应加速作用的强弱，常用一定条件下的反应转化率来表示。,沸石分子筛裂化催化剂的反应活性的评价方法：主要用微型反应器来评价。,催化裂化反应及催化剂,催化剂需要老化的原因：新鲜催化剂刚开始使用时活性较高，但其活性会在短时间内急剧下降，降到一定程度后会缓慢下降。因此较高的初活性并不能代表催化剂的活性,新鲜催化剂的老化：在测定催化剂的活性前，必须将其在800下用蒸汽处理4小时，以使其活性降低至比较稳定的水平。,催化裂化反应及催化剂,催化剂的平衡活性：在催化裂化装置中，由于生产过程会损失一些催化剂，便需要定期补充一定的新鲜催化剂，因而催化剂的活性大体上可以保持在一个稳定的水平。,催化裂化反应及催化剂,选择性,选择性的定义：反应沿某一途径进行的程度，与沿其余途径进行的反应程度之比，即为催化剂对某反应的选择性。用目的产物的收率与反应物的转化率之比来表示。,催化裂化催化剂选择性的衡量标准：在反应中应对汽油具有比较高的选择性，而对于生成干气与焦炭的选择性较低。沸石分子筛比无定形硅酸铝具有更好的选择性，它可以生成较多的汽油和较少的焦炭与干气。,催化裂化反应及催化剂,稳定性,稳定性的含义：催化剂在使用条件下保持其活性的能力。在生产过程中裂化催化剂反复进行反应与再生，沸石分子筛的再生温度一般为700750，且与蒸汽接触，因此在此条件下催化剂表面的结构会遭到部分的破坏，导致其活性降低。,催化裂化反应及催化剂,催化裂化催化剂的助剂,催化裂化助剂的含义：将其少量添加到裂化催化剂上，即可起到促进或提高某种性能的一种辅助催化剂。,主要的助剂有：CO助燃剂辛烷值助剂金属钝化剂钒捕集剂SOx转移剂降硫助剂降烯烃助剂,催化裂化反应及催化剂,CO助燃剂,添加CO助燃剂的原因：催化剂再生时，焦炭的燃烧产物中含有711v%的CO，如将含有CO的烟气排放到大气中去，一方面损失了能量，另一方面还造成了环境的污染。,添加的目的：加入CO的助燃剂，使再生烟气中的CO全部转化为CO2。,催化裂化反应及催化剂,添加CO助燃剂的优点：回收了大量的热量；减少了环境的污染；提高了再生温度，可降低再生后催化剂中的含炭量，使催化剂的活性提高，相应地降低了催化剂的循环量和损耗量。,常用的CO助燃剂：Pt载在Al2O3或SiO2-Al2O3载体上制成的，一般含铂量为300800g/g，其活性不仅取决于铂含量，还取决于铂的分散度和载体的性质。,催化裂化反应及催化剂,辛烷值助剂,加入辛烷值助剂优点：提高催化裂化汽油的辛烷值，一般可以提高MON12单位，RON23个单位。液化气收率提高约3%，轻油收率降低1.52.5%。,催化裂化反应及催化剂,金属钝化剂,对于催化裂化催化剂的重金属污染措施：提高催化剂本身的抗重金属污染能力；可以加入金属钝化剂来抑制污染金属的活性。,催化裂化反应及催化剂,SOx转移剂,采用SOx转移剂的原因：加工含硫原料，催化剂再生烟气中含有相当量的SOx，如完全排入大气会严重污染环境，甚至形成酸雨。,SOx转移剂的作用：它能在再生器中与SO3反应生成硫酸盐等稳定的化合物，而这些硫酸盐与再生后的催化剂一起回到反应器中便会被还原而释放出H2S，并与原料油裂化生成的H2S一起在后续的气体脱硫装置中脱除。,催化裂化反应及催化剂,降烯烃助剂,降烯烃催化剂的特点：既有较好的裂化性能，又具有良好的氢转移能力，还可促进异构化反应，因而可显著降低汽油的烯烃含量，并保持其辛烷值基本不变，总的液体收率还有所增加。,催化裂化反应及催化剂,催化裂化反应,原料油的化学组成与性质,反应操作条件（反应温度、反应时间、剂油比、反应压力等）,催化剂的结构与性能,关键影响因素,催化裂化反应及催化剂,催化剂的活性与原料转化性能的关系：催化剂的活性越高，反应的转化率就越高。当转化率达到一定程度后，气体和焦炭的产率迅速增大，而目的产物汽油的选择性反而会急剧下降。因此催化剂的活性不是越高越好，而是要在全面考虑装置的正常运行和经济效益的基础上确定其最佳活性。,催化裂化反应及催化剂,原料组成的影响,含烷烃和环烷烃较多的原料裂化性能较好，而不容易生焦；含芳烃尤其是多环芳烃较多的原料裂化性能较差，容易生焦。,原料中芳烃的环数越多，汽油产率越低，焦炭产率越高。原料中芳烃的含量较少时，其氢碳比较高，裂化性能好，生焦少。,催化裂化反应及催化剂,各种基属重油的适应性：,石蜡基常压渣油可单独作催化裂化原料。,中间基原油的重油只能按适当比例掺入到减压馏分油进行催化裂化。,环烷基原油的重油不宜作为催化裂化的原料。,催化裂化反应及催化剂,重油作为催化裂化原料油的特点：,黏度大、沸点高，原料进入反应器时，雾化与气化比较困难，稠环芳烃以液态形式吸附在催化剂上，液相反应多，生焦量大。,多环的芳香性物质含量高，这些物质吸附在催化剂表面很容易生焦。一般用残炭值来衡量其在催化剂上的生焦倾向。工业上残炭值不宜高于45。,催化裂化反应及催化剂,重金属含量高，在催化裂化反应时沉积在催化剂表面，并随催化剂的循环而不断积累，使其活性与选择性逐渐降低。重金属含量不宜高于1018g/g。,含硫、含氮化合物多，在催化裂化时，硫、氮一部分进入焦炭，在再生过程中生成SOx与NOx，进入大气造成环境污染，一部分进入产品，影响其质量。,催化裂化反应及催化剂,含氮化合物的影响,原料中所含的非烃化合物中，含氮化合物对催化裂化反应的影响最为显著。含氮化合物对催化剂的影响属于暂时性中毒，经催化剂再生后可恢复其活性。,原因：氮化物牢固地吸附在由配位不饱和的铝原子形成的非质子酸中心上，或与质子酸中心作用，使质子酸中心数量减少。,催化裂化反应及催化剂,含硫化合物的影响,含硫化合物对催化裂化反应有相当的影响。硫对催化剂也是暂时性的毒物，会降低其活性和转化为汽油的选择性，同时干气产率增加。,催化裂化反应及催化剂,金属的影响,重金属镍、钒、铁、铜在催化裂化反应中，会沉积在催化剂的表面，催化裂化催化剂的活性与选择性，其中镍与钒是对催化剂危害最大的两种金属。镍具有脱氢活性，使反应的选择性变差，干气与焦炭产率增加，气体中的氢含量增多再生后的钒以V2O5形式存在，熔点为675，在再生器内会熔化堵塞催化剂的微孔，还会与水蒸汽形成钒酸，使催化剂的晶体结构破坏。,催化裂化反应及催化剂,反应条件的影响,反应温度温度过低，反应速度太慢；温度过高，导致气体收率高、汽油收率低。采用的反应温度大约为480530反应时间延长，转化率增加，轻质油产率降低，其中汽油产率增加，柴油产率减少、干气与焦炭产率增加。剂油比：提高剂油比气体与焦炭产率增加，汽油的产率增加后略有降低。汽油中的烯烃含量减少，辛烷值有所上升。烃分压提高反应压力即提高相应的烃分压，从而延长反应时间，转化率会随之提高。压力过高有利于吸附并加剧烯烃缩合等二次反应，导致焦炭产率增加、汽油和烯烃产率降低。,催化裂化反应及催化剂,反应条件的影响,影响催化裂化的反应条件：反应温度反应时间剂油比烃分压,催化裂化反应及催化剂,反应温度的影响,提高反应温度会使催化裂化反应速度加快，催化裂化的反应活化能低于热转化，约40100kJ/mol，其反应速度受温度的影响较热反应小，温度每升高10反应速度常数增加约1020%，即温度系数约为1.11.2。,催化裂化反应及催化剂,随着温度的升高，汽油裂解成气体的反应速度加快最多，原料油裂解成汽油的反应速度次之，原料油缩合成焦炭的反应加快得最少。就反应类型而言，提高反应温度对裂解反应速度的加速程度大于对氢转移和缩合反应。,催化裂化反应及催化剂,在转化率不变时，提高反应温度：汽油产率降低、气体增加、焦炭减少。气体产物中干气增加的幅度更大，烯烃含量也明显增加。催化裂化汽油中烷烃含量降低、烯烃含量增加、芳烃含量先增加后降低、环烷烃含量保持不变，汽油辛烷值有所增加。,催化裂化反应及催化剂,反应温度的影响：温度过低，反应速度太慢；温度过高，导致气体收率高、汽油收率低。,反应温度的选择：采用的反应温度大约为480530，可以根据催化剂和原料的性质以及对产物分布的要求来选定反应温度。,由于催化裂化反应是强吸热的，一般条件下其热效应为400700kJ/kg原料，所以在提升管反应器中温度是逐渐降低的，反应温度一般是指提升管的出口温度。,催化裂化反应及催化剂,在转化率不变的情况下：提高反应温度，气体产率明显增加，汽油产率先增加后再降低，轻柴油产率逐渐降低，焦炭产率逐渐降低。汽油的辛烷值有所增加，而柴油的十六烷值则降低。,通过调变反应温度，可以达到多产汽油、多产柴油或多产气体的目的。,催化裂化反应及催化剂,催化工艺发展历程,催化裂化反应及催化剂,催化裂化装置概况,主要内容,催化裂化发展趋势,由于石油仍是不可替代的运输燃料，随着原油的重质化和对石油需求的增长，发展重油深度转化、增加轻质油品仍将是21世纪炼油行业的重大发展战略，流化催化裂化仍将是下世纪的重要石油转化技术。这是因为:流化催化裂化经几十年的发展，技术成熟;催化裂化能最大量地生产高辛烷值汽油组分;原料适应性广，从馏分油到重质原料油均可加工;过程转化深度大，轻质油品和液化气收率高;装置压力等级低，操作条件相对缓和，投资较少;液化气中丙烯、丁烯等轻烯烃利用价值高。,催化裂化发展趋势,催化裂化是主要的汽油生产装置，在有些国家还是柴油的重要生产装置。在美国和欧洲，FCC汽油占汽油总量的35