催化裂化工艺过程变量课件.ppt

1、前言,催化裂化工艺过程变量,提纲,第一节 独立操作变量 第二节 非独立操作变量 第三节 操作变量对汽油辛烷值和轻柴油产率的影响,第一节 独立操作变量,1.1反应温度 1.2再生温度（有取热系统） 1.3空速和反应时间 1.4反应压力 1.5原料油的预热温度 1.6催化剂的活性 1.7回炼比,独立操作变量,1.1反应温度,独立操作变量,1.1反应温度（续1）,转化率相同时，反应温度影响如下： 1)反应温度升高，可降低焦炭产率 2)低反应温度，大回炼比，可提高轻柴油收率，16烷值较高 3)高反应温度，液化气中的烯烃含量高，汽油辛烷值高,独立操作变量,1.1反应温度(续2),独立操作变量,1.1反应

2、温度（续3）,独立操作变量,1.1反应温度（续4）,结论 采用高反应温度同时降低反应时间或催化剂活性，以保持转化率不变，就可以提高渣油掺炼比。,独立操作变量,1.2再生温度（有去热系统）,有取热系统，再生温度是独立变量，否则是非独立变量 通过对再生温度的控制，可以调节剂油比，合适的剂油比有利于发挥催化剂的作用，减少热裂化，改善产品分布,独立操作变量,1.3空速和反应时间,空速：每小时进入反应器的原料油与反应器催化剂藏量之比 体积空速与重量空速的关系：,独立操作变量,1.3空速和反应时间(续1）,反应时间=提升管长度/油气平均线速 油气平均线速是指原料喷入口至提升管出口的对数平均线速 反应时间就

3、是油汽在提升管的停留时间，但是催化剂由于滑落，停留时间要长。催化剂停留时间与油汽停留时间之比称为滑落系数。,独立操作变量,1.3空速和反应时间（续2）,例：已知油汽在提升管入口流速为6.6m/s 油气在提升管出口流速为13.5m/s 则提升管内油汽平均流速 Um=(13.5-6.6)/ln(13.5/6.6) =9.6m/s 已知提升管长25m, 则油汽在提升管内停留时间25/9.6=2.6s.,独立操作变量,1.3空速和反应时间(续3）,独立操作变量,1.3空速和反应时间(续4）,独立操作变量,1.3空速和反应时间(续5）,独立操作变量,1.3空速和反应时间(续6）,独立操作变量,1.3空速

4、和反应时间(续7）,结论：适当缩短反应时间，相应提高剂油比和反应温度，对产品分布是十分有利的。,独立操作变量,1.4反应压力,由于装置加工能力的限制，分馏和吸收稳定系统的限制，气压机的限制，催化剂流动压力平衡的要求，反应压力不能单独作为调节手段。一般在装置设计时综合考虑决定。,独立操作变量,1.5原料油预热温度,原料油预热温度提高，反应器从再生器提供热量减少（在进料量和反应温度不变的情况下），所以催化剂循环量下降，剂油比减少。因而再生温度提高，转化率降低，生焦率和汽油收率下降，汽油辛烷值上升，而轻柴油收率变化不大。 一般原料油预热温度增加50度，再生温度会增加10度，转化率下降2%，焦炭产率下

5、降原来产率的5-10%。,独立操作变量,1.5原料油预热温度（续1）,原料油预热温度的另一影响，是原料油粘度的变化，使雾化效果和产品分布发生变化。掺渣油催化裂化装置生焦率高，不得不降低原料油预热温度，但这有限度，一般不低于150度为宜。否则，对原料油雾化和产品分布不利。同时，剂油比增加，焦炭产率也增加，使反应再生系统热量反而增加。,独立操作变量,1.5原料油预热温度（续2）,独立操作变量,1.6催化剂活性,1.6.1平衡催化剂的活性 1.6.2催化剂的焦炭差 1.6.3再生催化剂的含碳量 1.6.4催化剂的金属污染,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.1平衡催化剂的活性,活性太高会出现过度

6、裂化 在活性高到产生过度裂化前，提高平衡剂活性是提高汽油产率的最有效方法 例如，活性在64-71之间时，活性增加1个单位，汽油产率增加0.8%。超过71时，活性增加1个单位，液化气增加0.8%，汽油产率不再增加。,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.1平衡催化剂的活性（续1）,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.1平衡催化剂的活性（续2）,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.1平衡催化剂的活性（续3）,重油催化裂化催化剂的重金属污染严重，催化剂的水热失活也严重（因为焦炭产率高，再生温度高） 例如，Ni+V达到8000微克/克，再生温度710度，平衡剂的活性只有53。因此，必须补充较

7、多新催化剂，1.5kg/t以上。,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.1平衡催化剂的活性（续4）,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.2催化剂的焦炭差,待生催化剂与再生催化剂含焦炭量之差，是影响热平衡的主要因素。,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.2催化剂的焦炭差,催化剂的焦炭差直接影响再生温度，催化剂的稳定性和剂油比。 催化剂活性提高，使焦炭产率提高，再生温度升高，催化剂的水热失活增加。这时焦炭差变大，剂油比下降。 在重油催化裂化中，限制焦炭差很重要。选择良好的焦炭选择性催化剂（USY),改进设备（如良好的喷雾喷嘴），改进工艺条件（减少提升管油汽停留时间），对减少焦炭差很起作用

8、。,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.3再生催化剂含碳量,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.3再生催化剂含碳量,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.3再生催化剂含碳量,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.3再生催化剂含碳量,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.3再生催化剂含碳量,独立操作变量,1.6催化剂活性 1.6.4催化剂的金属污染,独立操作变量,金属污染主要为镍和钒。镍起催化脱氢作用。钒破坏沸石结构，脱氢活性为镍的1/4。 污染使活性降低，选择性变坏（氢气增加，焦炭增加，汽油减少，干气增加，产品中烯烃增加）。焦炭增加，使催化剂循环减少，剂油比下降，反应苛刻度降低。

9、 污染的最灵敏指标是H2/CH4。一般0.2-0.3,污染严重的为1-3。,1.6催化剂活性 1.6.4催化剂的金属污染,立操作独变量,1.6催化剂活性 1.6.4催化剂的金属污染,独立操作变量,处理金属污染方法：原料预精制，采用抗重金属催化剂，在催化剂中加入金属扑集剂，增加催化剂的排放量。或者加注金属钝化剂（锑剂钝化镍，锡剂钝化钒）。加注金属钝化剂和增加排放是简单易行的。 有的厂催化剂镍含量为8000-10000微克/克，虽然氢产率较高，因为气压机有富裕，仍能维持正常生产。,1.7回炼比,独立操作变量,定义：回炼比=回炼油（包括循环油浆）比新鲜原料油。 定义：联合回炼比=1+回炼比 当裂化条

10、件缓和时，单程转化率下降，回炼比增大，柴油收率增加，汽油收率下降，总的轻油收率增加。同时，轻柴油16烷值增加。 渣油催化裂化时，因为热量过剩，要外甩油浆。只要保持油浆密度大于1，轻质油收率下降不多。这时可以多掺渣油，全厂轻质油收率反而可以提高。,1.7回炼比,独立操作变量,第二节 非独立操作变量,2.1剂油比 2.2再生温度 2.3转化率,2.1剂油比,非独立操作变量,催化剂循环量与总进料之比 提高剂油比：降低再生温度，提高提升管出口温度，降低原料油预热温度，选择产焦少的催化剂，保持低的焦炭差。 剂油比的影响：增加与原料油接触的活性中心数，提高反应速度。汽油，气体，焦炭增加（催化焦加上吸附焦）

11、。汽油辛烷值增高，溴价减少。,2.1剂油比,非独立操作变量,高残碳高含氮原料应用高剂油比，5-7。使用超稳催化剂，则为6-8。 渣油催化剂油比高，可以在提升管底部造成强烈混合。可以弥补高温再生的水热失活，维持催化剂的动态活性。,2.2再生温度,非独立操作变量,再生器无取热设施时是非独立变量。反映再生器烧焦供热和反应器需热的平衡。如果热量满足不了反应的需要，再生温度将下降，烟气带走热量减少，在较低温度下达到新的平衡。这时烧焦恶化，可能发生碳堆积事故。如果热量过剩，则再生温度升高，烟气带走热量增加，在较高温度下达到新的平衡。这时容易发生二次燃烧事故。 完全燃烧时，减少水热失活，再生温度应小于730

12、C，但要大于700C(使用助燃剂时要大于650C)。,2.2再生温度,非独立操作变量,再生温度的变化直接影响剂油比。,2.3转化率,非独立操作变量,转化率是催化裂化反应综合性最强的变量。 转化率反映反应深度。可以用来比较原料油，催化剂活性和选择性等。,2.3转化率,非独立操作变量,转化率=（气体+汽油+焦炭）/原料油 单程转化率= （气体+汽油+焦炭）/总进料 总转化率=单程转化率*（1+回炼比）,第三节 操作变量对汽油辛烷值，轻柴油产率的影响,3.1操作变量对汽油辛烷值的影响 3.2操作变量对柴油产率的影响,3.1操作变量对汽油辛烷值的影响,操作变量对汽油辛烷值，轻柴油产率的影响,3.1操作变量对汽油辛烷值的影响,操作变量对汽油辛烷值，轻柴油产率的影响,3.1操作变量对汽油辛烷值的影响,操作变量对汽油辛烷值，轻柴油产率的影响,3.2操作变量对柴油产率的影响,以往增产柴油靠降低操作苛刻度，加大回炼比，降低催化剂活性，以避免柴油进一步裂化。 近期靠增加重油转化能力及用终止剂终止反应，使重油转化率提高，抑制柴油进一步转化。并且使用增产柴油的催化剂（REY,REHY)，可大幅度提高柴油产率。 近期工作表明，轻柴油16烷值主要决定于转化率，不受反应温度影