《石油化工基础》教学课件-3.3催化裂化

催化裂化CatalyticCracking

石油化工基础催化裂化工艺特点1.2.3.目录Content催化裂化生产原理催化裂化工艺流程4.催化裂化新技术前言催化裂化如何将原油中的重质馏分油甚至渣油转化成轻质燃料产品重质油轻质化

从大分子分解为较小的分子

主要依靠分解反应（热反应和催化反应）

从低H/C的组成转化成较高H/C的组成

脱碳（溶剂脱沥青、催化裂化、焦炭化等）加氢（加氢裂化）前言在我国，催化裂化汽油占商品汽油的80%（质量分数），催化裂化柴油占商品柴油的1/3。2017年，我国催化裂化加工能力超过200Mt/a，占原油加工能力的42%（质量分数）。催化裂化的重要性：常规催化裂化汽油的进一步深度裂化也可增产丙烯

和芳烃；催化裂化汽油的芳构化也是增产芳烃途径之一；催化裂化工艺已成为炼油与化工之间的纽带，是今

后炼油—化工一体化的核心。催化裂化工艺特点CharacteristicsofcatalyticcrackingprocessPart1催化裂化工艺特点Part

1催化裂化：以重质馏分油或渣油为原料，在常压和450℃~510℃条件下，在分子筛催化剂的存在下，发生分解、异构化、氢转移、芳构化、缩合等一系列化学反应，原料油转化生成气体、汽油、柴油等主要轻质油产品及油浆、焦炭的生产过程。催化裂化工艺特点Part

1催化裂化是目前石油炼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，是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手段。催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油、焦化馏分油)；常压重油；减渣(掺一部分馏分油)；脱沥青油。1原料油来源催化裂化工艺特点Part

1催化裂化气体产品：干气主要是甲烷、乙烷与乙烯，乙烯含量较高；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60～80％，C4组分中，丁烯含量为50～65％，液化气中烯烃总含量超过50％。催化裂化汽油：我国催化裂化汽油占车用汽油70%，RON为90～93美国催化裂化汽油约占35％，其RON为93～942产品及产品特点催化裂化工艺特点Part

1催化裂化柴油：收率为20%～40%（质量分数），十六烷值较低，只有35左右；常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值，以满足规格要求。油浆：收率为0%～10%（质量分数），一般不作产品，可返回提升管反应器进行回炼，若经澄清除去催化剂也可以生产部分（3%～5％）澄清油，因其中含有大量芳烃是生产重芳烃和炭黑的好原料；焦炭：收率为5%～7%（质量分数），催化裂化的焦炭沉积在催化剂上，不能作产品，催化剂再生时基本被烧掉。2产品及产品特点催化裂化生产原理ProductionprincipleofcatalyticcrackingPart2特点：石油馏分是由各族烃类组成，各种单体烃分别进行多种反应，并且互相影响；烃类在固体催化剂上的反应不仅与化学过程有关，而且还与原料分子与产物分子在催化剂上的吸附、扩散等传递过程有关。催化裂化生产原理Part

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石油馏分在固体催化剂上进行的催化反应石油馏分在固体催化剂上进行的催化反应是一个复杂的物理化学过程，这种复杂性表现是一个复杂的物理化学过程，这种复杂性表现在两个方面：裂化反应：裂化反应是C-C键断裂反应，反应速度较快。主要是烷烃、烯烃和环的烷基侧链的裂化反应。

异构化反应：分子量大小不变的情况下，烃类分子发生结构和空间位置的变化。正构烷烃异构烷烃

；正构烯烃异构烯烃。催化裂化生产原理Part

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为了更好地了解催化裂化的反应过程，首先应了解单体烃的催化裂化反应：

1催化裂化的化学反应氢转移反应：即某一烃分子上的氢脱下来加到另一烯烃分子上，使这一烯烃得到饱和的反应。环烷烃+烯烃芳烃+烷烃烯烃+烯烃烷烃+二烯烃环烷-芳烃（如四氢萘、十氢萘等）+烯烃稠环芳烃+烷烃

芳构化反应：芳构化反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，最后生成芳烃。缩合反应：单环芳烃可缩合成稠环芳烃，最后缩合成焦炭，并放出氢气。催化裂化生产原理Part

21催化裂化的化学反应反应特点：裂化反应的进行，使大分子分解为小分子的烃类，这是催化裂化工艺成为重质油轻质化重要手段的根本依据。而氢转移反应使催化汽油饱和度提高，安定性好。异构化、芳构化反应是催化汽油辛烷值提高的重要原因。催化裂化生产原理Part

21催化裂化的化学反应石油烃的催化裂化反应：各种烃类分子之间是竞争吸附与阻滞的关系。平行－连串反应。催化裂化生产原理Part

21催化裂化的化学反应工业催化裂化催化剂的类型：经酸处理的天然硅铝酸盐。人工合成的无定形硅酸铝。人工合成的具有晶格结构的硅铝酸盐——沸石或分子筛。催化裂化生产原理Part

22催化裂化催化剂分子筛的优势：较高的活性；汽油的产率较高；汽油产品中含的烷烃和芳香烃较高，辛烷值高；焦炭产率较低；单程转化的能力较高。分子筛催化剂的高活性允许短的裂化停留时间，因此大部分催化裂化装置采用了提升管催化裂化装置。催化裂化生产原理Part

22催化裂化催化剂催化裂化工艺流程ThetechnicalprocessofcatalyticcrackingPart3催化裂化工艺流程Part

3催化裂化自1936年实现工业化至今经历了四个阶段：固定床、移动床、流化床和提升管。FixedBedMovingBed催化裂化工艺流程Part

3催化裂化装置主要由反应一再生系统、分馏系统、吸收稳定系统、主风及烟气能量回收系统等组成。催化裂化工艺流程Part

3反应-再生系统

反应-再生系统是催化裂化装置的核心，其任务是使原料油通过反应器或提升管，与催化剂接触反应变成反应产物。催化裂化工艺流程Part

3分馏系统

主要任务是将来自反应系统的高温油气脱过热后，根据各组分沸点的不同切割为富气、汽油、柴油、回炼油和油浆等馏分。催化裂化工艺流程Part

3吸收稳定系统

主要任务是将来自分馏系统的粗汽油和来自气压机的压缩富气分离成干气、合格的稳定汽油和液态烃。催化裂化工艺流程Part

3烟气能量回收系统

目的是将烟气能量转化为有用的机械能、电能及产蒸汽。其主要任务：①为再生器提供烧焦用的空气及催化剂输送提升用的增压风、流化风等；②回收再生烟气的能量，降低装置能耗。催化裂化新技术NewtechnologyofcatalyticcrackingPart4催化裂化新技术Part

4固定床原料：VGO催化剂：活性天然白土特点（30年代末）1、设备复杂2、操作繁琐3、质量不稳移动床原料：VGO催化剂：合成Si-Al小球

特点（40年代初）

1、反再连续2、补剂方便3、质量稳定流化床原料：VGO催化剂：合成Si-Al微球特点（40年代初）

1、操作方便2、用热充分3、结构简化提升管原料：VGO+VR催化剂：分子筛剂特点（60年代初）

1、控制灵活2、辛烷值高3、选择性好催化裂化新技术Part

4渣油催化裂化技术进展（1）IsoCatl工艺降低催化剂和油接触时的温度，减少热反应，降低干气和焦炭产率；提高原料预热温度，有利于大分子的气化；提高剂油比，增强催化反应，提高重油转化率。（2）IRCP双向组合工艺将FCC装置的回炼油在加氢装置与FCC装置间进行大循环操作,这对渣油加氢装置和RFCC装置的操作性能均能带来改善；将渣油最大限度加工为轻质油品。催化裂化新技术Part

4生产清洁燃料的FCC技术进展（1）CGP技术第一反应区以裂化反应为主，原料油在该区内一次裂化反应深度增加，从而生成更多的富含烯烃的汽油和富含丙烯的液化石油气；第二反应区以氢转移反应和异构化反应为主，适度二次裂化反应。（2）TSRFCC工艺具有催化剂接力反应、分段反应、短反应时间以及大剂油比操作等特点；可以降低FCC汽油烯烃含量；可提高轻质油收率。催化裂化新技术Part

4（3）FDFCC-III工艺将温度相对较低、剩余活性较高的汽油提升管待生催化剂输送至重油提升管底部与再生催化剂混合；提高重油提升管的剂油比；降低油剂瞬时接触温度；强化催化反应,抑制热裂化反应；实现降低干气和焦炭产率、提高丙烯收率、改善产品分布的目的。催化裂化新技术Part

4多产低碳烯烃的FCC技术进展（1）DCC技术采用了含改性择形沸石催化剂和提升管加密相流化床反应器；在高反应温度、低烃分压、高剂油比和长停留时间下操作；加工石蜡基原料时的丙烯产率达到23%左右。（2）PeotrFCC技术采用高反应温度和高剂油比操作，裂解深度提高，丙烯增产；采用第二提升管进行FCC汽油回炼,进一步增产丙烯；使用高ZSM一含量助剂，裂化汽油成丙烯。催化裂化新技术Part

4降低FC