第四章3催化裂化_催化剂

1、工业催化剂制造与应用工业催化剂制造与应用授课班级：精化授课班级：精化30913091、2 2班班授课教师：张小丽授课教师：张小丽第四章第四章 常用工业催化剂常用工业催化剂第三节、催化裂化催化剂第三节、催化裂化催化剂一、概述一、概述v1 1、催化裂化的概念、催化裂化的概念v催化裂化催化裂化：指在催化剂的作用下，将原油中的重：指在催化剂的作用下，将原油中的重质馏分裂化成轻质油产品的技术，主要是将沸点质馏分裂化成轻质油产品的技术，主要是将沸点高于汽油、柴油沸程的烃类化合物转化为汽油、高于汽油、柴油沸程的烃类化合物转化为汽油、柴油。柴油。v催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加催化裂化是目前石油炼

2、制工业中最重要的二次加工过程，也是重油轻质化的核心工艺工过程，也是重油轻质化的核心工艺 ，是提高原，是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手段。油加工深度、增加轻质油收率的重要手段。一、概述一、概述v2.2.催化裂化主反应催化裂化主反应一、概述一、概述v 3.3.催化裂化的产品及反应条件催化裂化的产品及反应条件v （1 1）产品分布及特点：）产品分布及特点： 气体气体: 10: 1020%20%，主要是，主要是C C3 3、C C4 4，烯烃含量很高，烯烃含量很高 汽油汽油: 30: 3060%60%之间，之间， C C5 5-C-C9 9的烷烃为主。的烷烃为主。 柴油柴油: 0: 040%

3、40%， C C9 9-C-C1818 的烷烃、环烷烃或芳烃。的烷烃、环烷烃或芳烃。 油浆：油浆： 0 010%10%，难于裂解的稠环芳烃和胶质、沥青质、，难于裂解的稠环芳烃和胶质、沥青质、 催化剂粉末。催化剂粉末。 焦炭焦炭: 5%: 5%10%10%，C:H=1:0.3C:H=1:0.31 1 。 v （2 2）反应条件：）反应条件：460460530530，2 24atm4atm，催化剂。，催化剂。二、催化裂化催化剂二、催化裂化催化剂v1.1.催化裂化催化剂的种类、组成催化裂化催化剂的种类、组成 工业上广泛使用的裂化催化剂可分为两大类：工业上广泛使用的裂化催化剂可分为两大类：v（1 1）

4、无定型硅酸铝：无定型硅酸铝：包括天然白土、合成低铝包括天然白土、合成低铝 硅酸铝、合成高铝硅酸铝硅酸铝、合成高铝硅酸铝v（2 2）结晶型硅铝酸盐：结晶型硅铝酸盐：即分子筛催化剂即分子筛催化剂二、催化裂化催化剂二、催化裂化催化剂v2.2.催化裂化催化剂的密度催化裂化催化剂的密度 真实密度：一般为真实密度：一般为 22.2g/cm3 颗粒密度：一般是颗粒密度：一般是 0.91.2g/cm3 堆积密度：一般为堆积密度：一般为 0.50.8g/cm3 v催化剂的堆积密度常用来计算催化剂的体积和重催化剂的堆积密度常用来计算催化剂的体积和重量，而催化剂的颗粒密度对催化剂的流化性能有量，而催化剂的颗粒密度对

5、催化剂的流化性能有影响。影响。二、催化裂化催化剂二、催化裂化催化剂v3.3.催化剂稳定性催化剂稳定性v（1 1）稳定性定义）稳定性定义 稳定性稳定性：既催化剂在使用过程中保持活性的能：既催化剂在使用过程中保持活性的能力。指催化剂耐高温和水蒸气老化的性能，由水力。指催化剂耐高温和水蒸气老化的性能，由水热处理前后活性比较来评价。热处理前后活性比较来评价。二、催化裂化催化剂二、催化裂化催化剂v3.3.催化剂稳定性催化剂稳定性v（2 2）催化剂稳定性的评价）催化剂稳定性的评价 分子筛的稳定性与分子筛的稳定性与 SiSi/Al /Al 比有关，高则稳比有关，高则稳定性好；定性好； 沸石分子筛的载体性能对

6、催化剂稳定性也沸石分子筛的载体性能对催化剂稳定性也有很大影响。有很大影响。二、催化裂化催化剂二、催化裂化催化剂v4.4.催化剂选择性催化剂选择性v（1 1）定义定义：表示催化剂增加目的产品和减少副产表示催化剂增加目的产品和减少副产品的选择反应能力；品的选择反应能力；v（2 2）表示方法表示方法：“汽油产率汽油产率/ /转化率转化率”或或“焦炭焦炭产率产率/ /转化率转化率”来表示；来表示； v（3 3）分子筛催化剂的选择性优于无定型硅酸铝。）分子筛催化剂的选择性优于无定型硅酸铝。二、催化裂化催化剂二、催化裂化催化剂v5.5.催化剂的中毒或污染催化剂的中毒或污染 （1 1）定义：）定义：原料中的

7、金属盐类会沉积在催化剂表面，使原料中的金属盐类会沉积在催化剂表面，使催化剂的活性和选择性下降，称为催化剂中毒或污染。催化剂的活性和选择性下降，称为催化剂中毒或污染。v（2 2）PI=0.1(14Ni+4V+Fe+Cu) 单位：单位：PPm PI1000 轻度污染轻度污染 1000 PI3000 中度污染中度污染 3000 PI10000 严重污染严重污染1/2三、催化裂化催化剂助剂三、催化裂化催化剂助剂v1 1辛烷值助剂辛烷值助剂v（1 1）活性组分活性组分：是一种中孔有形分子筛，最常用是一种中孔有形分子筛，最常用的是的是ZSM-5ZSM-5分子筛；分子筛； v（2 2）主要功能主要功能：是有

8、选择性地把一些裂化生成的、是有选择性地把一些裂化生成的、辛烷值很低的正构辛烷值很低的正构C C7 7C C1313烷烃选择性裂化生成辛烷烃选择性裂化生成辛烷值高的烷值高的C C3 3C C5 5烯烃，使烯烃，使C C4 4、C C5 5异构物比例增大，异构物比例增大，从而提高了汽油的辛烷值。从而提高了汽油的辛烷值。三、催化裂化催化剂助剂三、催化裂化催化剂助剂v1.1.辛烷值助剂辛烷值助剂v（3 3）结构：）结构：三、催化裂化催化剂助剂三、催化裂化催化剂助剂v1.1.辛烷值助剂辛烷值助剂v（4 4）用量用量：辛烷值助剂的加入量约为系统催化剂辛烷值助剂的加入量约为系统催化剂藏量的藏量的1020%，

9、补充量为，补充量为0.10.4kg/t原料油。原料油。v（5 5）效果效果：加入辛烷值助剂以后，汽油的辛烷值加入辛烷值助剂以后，汽油的辛烷值可提高可提高1.51.52 2个单位个单位 ；一般情况下轻质油收率降一般情况下轻质油收率降低低1.52.5%。三、催化裂化催化剂助剂三、催化裂化催化剂助剂v2. 2. 金属钝化剂金属钝化剂v（1 1）定义：抑制金属对油的各种影响的添加剂。）定义：抑制金属对油的各种影响的添加剂。 v（2 2）作用：）作用： 用来抑制活性金属离子（铜、铁、镍、锰等）对用来抑制活性金属离子（铜、铁、镍、锰等）对油品氧化的催化作用的物质。油品氧化的催化作用的物质。 在重油催化裂化

10、中，用来抑制油中所含重金属在重油催化裂化中，用来抑制油中所含重金属（镍、钒、铜等）对催化剂活性的影响的物质，常用的为（镍、钒、铜等）对催化剂活性的影响的物质，常用的为锑的化合物。锑的化合物。 三、催化裂化催化剂助剂三、催化裂化催化剂助剂v2. 2. 金属钝化剂金属钝化剂v （3 3）类型：工业上使用的主要有）类型：工业上使用的主要有锑型锑型、铋型铋型和和锡型。锡型。v （4 4）作用：锑型和铋型主要是钝镍，而锡型主要是钝钒。）作用：锑型和铋型主要是钝镍，而锡型主要是钝钒。目前使用比较广泛的是锑型钝化剂；目前使用比较广泛的是锑型钝化剂； v （5 5）用量：钝化剂的加入量以催化剂上的锑）用量：钝

11、化剂的加入量以催化剂上的锑/ /镍比为镍比为0.30.31.0 1.0 为宜。为宜。三、催化裂化催化剂助剂三、催化裂化催化剂助剂v 3. CO助燃剂助燃剂v （1）作用：促进烟气中的）作用：促进烟气中的CO氧化成氧化成CO2 ；v （2）活性组分：主要是铂、钯等贵金属，）活性组分：主要是铂、钯等贵金属，v （3）载体：以）载体：以Al2O3或或SiO2-Al2O3作为载体。作为载体。四、催化裂化催化剂的失活四、催化裂化催化剂的失活v1 1水热失活水热失活v2 2结焦失活结焦失活v3 3毒物引起的失活毒物引起的失活v1 1水热失活水热失活 表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减表面结构发生变化，

12、比表面积减小、孔容减小、分子筛的晶体结构破坏。小、分子筛的晶体结构破坏。 v2 2结焦失活结焦失活 催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆盖催化剂表面的活性中心，使催化剂的面上，覆盖催化剂表面的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降；活性和选择性下降； 四、催化裂化催化剂的失活四、催化裂化催化剂的失活四、催化裂化催化剂的失活四、催化裂化催化剂的失活v3 3毒物引起的失活毒物引起的失活v裂化催化剂的毒物主要是某些金属裂化催化剂的毒物主要是某些金属( (铁、镍、铜、铁、镍、铜、钒等重金属及钠钒等重金属及钠) )和碱性氮化物；和碱性氮化物；v重金属在裂化催化剂上的沉积会降低催化剂的活重金属在裂化催化剂上的沉积会降低催化剂的活性和选择性。性和选择性。镍起着脱氢催镍起着脱氢催化剂的作用化剂的作用钒会破坏分子筛钒会破坏分子筛的晶体并使催化的晶体并使催化剂的活性下降剂的活性下降五、催化裂化催化剂的再生五、催化裂化催化剂的再生v通过再生只能恢复催化剂由于结焦而丧失的活性，通过再生只能恢复催化剂由于结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结