催化裂化的基础工艺特点及基本原理Word下载.docx

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而且,直馏汽油辛烷值太低,通常只有40-60MON,必需与二次加工汽油调合使用。

中国外常见二次加工手段关键有热裂化、焦化、催化裂化和加氢裂化等。

而热裂化因为技术落后极少发展,而且正逐步被淘汰,焦化只适适用于加工减压渣油,加氢裂化即使技术上优异、产品收率高、质量好、灵活性大,但设备复杂,而且需大量氢气,所以,技术经济上受到一定限制,所以,使得催化裂化在石油二次加工过程中占居着关键地位（在各个关键二次加工工艺中居于首位）。

尤其是在中国,车用汽油组成最关键是催化裂化汽油,约占近80%。

所以,要改善汽油质量提升辛烷值,首先需要把催化裂化汽油辛烷值提上去。

现在中国催化裂化汽油辛烷值RON偏低,必需采取方法改善工艺操作,提升催化剂质量,快速赶上国际优异水平。

[板书]3催化裂化过程含有以下多个特点

[讲述]

（1）轻质油收率高,可达70%-80%,而原料初馏轻质油收率仅为10%~40%。

所说轻质油是指汽抽、煤油和柴油总和。

（2）催化汽油辛烷值较高,研究法辛烷值可达85以上。

汽油安定性也很好。

（3）催化柴油十六烷值低,常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提升十六烷值。

（4）催化裂化气体产品产率约为10%~20%左右,其中90%左右是C3,C4（称为液化石油气）。

C3、C4组分中合大量烯烃。

所以这部分产品是优良石油化工原料及生产高辛烷值汽油组分原料。

气体产率为10%~20%,汽油产率为30%－50%,柴油产率不超出40%,焦炭产率在5%~7%左右。

催化裂化过程关键目是生产汽油,依据中国国情,交通运输和农业发展,对柴油需求量很大,经过调整操作条件或采取新工艺技术,可在生产汽油同时,尽可能提升柴抽产率,这也是中国催化裂化技术一大特点。

[板书]4.催化裂化发展概况

5.催化裂化发展方向:

继续改善工艺、设备、催化剂技术,尽可能多地转化劣质重油;

提升轻质产品收率。

对中国而言,尤其要在确保长周期运转上下功夫。

继续研究开发多产低碳烯烃工艺,为发展石油化工和清洁燃料组分生产提供原料。

利用其反应机理,继续研究开发能满足市场产品需求催化裂化工艺和催化剂。

为清洁生产,研究开发降低排放工艺、催化剂、添加剂以及排放物无害化处理。

同时发展催化裂化与其它工艺组合优化。

过程模拟和计算机应用。

新催化材料开发和应用。

[引入]催化裂化汽油原料和产品

[板书]二、催化裂化原料和产品

1、原料:

馏分油、渣油

[讲述]馏分油（直馏重馏分油/直馏减压馏分油VGO馏程是350~500oC、热加工产物——焦化蜡油/减粘裂化馏出油、润滑油溶剂精制抽出油）、渣油（减压渣油、脱沥青减压渣油、加氢处理重油等,常掺入到减压馏分油中进行加工,当减压馏分油中掺入渣油时则通称为RFCC）。

评价指标:

馏分组成、烃类族组成、残炭、含硫含氮化合物、金属等。

[板书]2、产品:

气体、液体产物、焦炭

[讲述]气体（干气、液化气）、液体产物（汽油、柴油、重柴油/回炼油、油浆/澄清油）、焦炭。

[引入]催化裂化原料是怎样进行反应而得到产品？

[板书]三、烃类催化裂化反应

[小结]:

一、烃类催化裂化基础反应:

（一）烷烃（以分解反应为主）;

（二）烯烃（分解反应、异构化反应——骨架异构/双键位移异构/几何结构、氢转移反应、芳构化反应——脱氢）;

（三）环烷烃（分解、氢转移、异构化）;

（四）芳香烃（烷基侧链断裂、脱氢、焦化）

[提问]:

为何催化汽油辛烷值高,而柴油十六烷值低呢?

[回复]关键点:

从裂化可能进行化学反应上看,可知异组成份、芳香烃较多,而正构烷烃少）再把辛烷值、十六烷值概念重新复习一遍。

[板书]二、石油馏分催化裂化反应机理

多种烃类之间竞争吸附和对反应阻滞作用、复杂平行-次序反应。

不一样烃类分子在催化剂表面上吸附能力不一样,其次序以下:

稠环芳烃>

稠环环烷烃>

烯烃>

单烷塞单环芳烃>

单环环烷烃>

烷烃同类分子,相对分予质量越大越轻易被吸附。

按烃类化学反应速度次序排列,大致以下:

大分子荜烷基侧链单环芳烃>

异构烷烃和环烷烃>

小分子单烷基侧链单环芳烃>

正构烷烃>

稠环芳烃

[讨论]催化裂化理想原料是什么?

为何?

讨论结束请学生回复问题

[小结]环烷烃有一定吸附能力,又具适宜反应速度,所以能够认为,富含环烃石油馏分应是催化裂化理想原料

[引入]

催化裂化反应催化剂结构和组成怎样?

应该在使用中注意些什么?

[板书]四、催化裂化催化剂

1、裂化催化剂种类（无定形硅酸铝、分子筛系列）、组成（活性中心Al2O3,Si02、其她添加剂）和结构（八面沸石笼）;

[板书]2.裂化催化剂使用性质:

活性、选择性、稳定性抗重金属污染性质。

[讲述]活性、选择性、稳定性抗重金属污染性质对催化剂影响。

[板书]3.工业用分子筛裂化催化剂种类:

4.裂化催化剂失活与再生:

[讲述]失活原因（水热失活、结焦失活、中毒失活）、

裂化催化剂再生（关键是烧焦）

再生操作关键影响原因（T、氧分压、再生剂含碳量、再生器结构形式、再生时间）

[归纳、提问、总结]以提问方法梳理此次课内容

5.2催化裂化工业装置（工艺步骤）

[引入]:

先提问复习,再引入提问:

催化裂化工艺步骤由哪多个部分组成、关键设备是什么、现有哪些新技术?

[板书]5-2催化裂化工业装置（工艺步骤）

一、生产中多个常见基础观念

（一）转化率和回炼操作

[版书并讲解]1转化率:

原料转化为产品百分率。

总转化率＝（气体+汽油+焦炭）/（新鲜原料油）x100%

[讲述]真正意义转化率应该是原料油量减去末转化油量与原料油量之比,称为重油转化率,通常在试验室使用。

[版书]2.回炼操作

[讲述]回炼操作又叫循环裂化。

因为新鲜原料经过一次反应后不能都变成要求产品,还有一部分和原料油馏程相近中间馏分。

把这部分中间馏分送回反应器重新进行反应就叫回炼操作。

这部分中间馏分油就叫做回炼油（或称循环油）。

假如这部分循环油不去回炼而作为产品送出装置,这种操作叫单程裂化。

[版书并讲解]单程转化率=（气体+汽油+焦炭）/（总进料）x100%

=总转化率/（1+回炼化）

式中回炼比是回炼油（包含回炼油浆）与新鲜原料质量之比,即:

[版书并讲解]回炼比=（回炼油十回炼油浆）/新鲜原料

回炼比大小由原料性质和生产方案决定。

通常,多产汽油方案采取小回炼比,多产柴油方案用大回炼比。

[举例]总转化率、单程转化率计算

[板书]

（二）空速和反应时间

[讲述]在床层流化催化裂化中?

常见空速表示原料油与催化剂接触时间。

其定义是每小时进入反应器原料油量与反应器内催化剂藏量之比。

其定义是每小时进入反应器原料油量与反应器内催化剂藏量之比

[板书]（三）剂油比:

剂油比为5~10

[讲述]催化剂循环量与总进料量之比称为剂油比,用c/o表示:

在同一条件下,剂油比大,表明原料油能与更多催化剂接触,单位催化剂上积炭少,催化剂失活程度小,从而使转化率提升。

但剂油比增大会便焦炭产率增加,剂油比太小,增加热裂化反应百分比,使产品质量变差。

高剂油比操作对改善产品分布和产品质量都有利,实际生产中剂油比为5~10

[板书]（四）反应温度470~520oC

[讲述]如前所述,石油馏分催化裂化反应总体上是强吸热反应,欲便反应过程顺利进行,必需提供热量使之在一定温度条件下进行。

工业生产中石油馏分是在提升管反应器中进行,因为反应过程申吸收热量和器壁散热,反应器进口和出口温度是不相同,进口温度高于出口大约20~30。

C。

所谓反应温度通常是指提升管出口温度,依据所加工原料和生产方案不一样,反应温度在470~520。

C左右。

通常,原料越重应采取较高反应温度,处理轻质原料采取较低反应温度;

以多产柴油为目,应采取较低反应温度,以生产汽油和液化气为关键目则应采取较高反应温度。

[版书]二、催化裂化装置工艺步骤

（一）反应—再生系统

[投影]高低并列式提升管催化裂化装置反应—再生系统工艺步骤。

[讲述]1.工艺步骤

新鲜原料（减压馏分油或重油）经过一系列换热后与回炼油混合,进入加热炉预热到200－300温度,由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部,与来自再生器高温催化剂接触并立刻气化,油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以5-8m/s线速向上流确保催化剂在两器间按正常流向循环以及再生器有良好流化情况是催化裂化装置技术关键,除设计时正确无误外,正确操作也非常关键。

2、关键设备结构和作用特点

3、着重于反应－再生新技术

[板书]

（二）分馏系统

[讲述]分馏系统作用是将反应－再生系统产物进行初步分离,得到部分产品和半成品。

由反应－再生系统来高温油气进入催化分馏塔下部,经装有挡板脱过热段脱过热后进入分馏段,经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆。

富气和粗汽油去吸收稳定系统;

轻、重柴油经提、换热或冷却后出装置;

回炼油返回反应－再生系统进行回炼;

油浆一部分送反应－再生系统回炼,另一部分经换热后循环回分馏塔。

将轻柴油一部分经冷却后送至再吸收塔作为吸收剂,吸收了C3、C4组分轻柴油再返回分馏塔。

为了取走分馏塔过剩热量以使塔内气、液负荷分布均匀,在塔不一样位置分别设有4个循环回流:

顶循环回流、一中段回流、二中段回流和油浆循环回流。

[板书]1工艺步骤:

吸收－稳定系统包含吸收塔、解吸塔、再吸收塔、稳定塔以及对应冷换设备。

2关键设备结构和作用特点

[板书]（三）吸收－稳定系统

[板书]工艺步骤

[讲述]由分馏系统油气分离器出来富气经气体压缩机升压后,冷却并分出凝缩油,压缩富气进入吸收塔底部,粗汽油和稳定汽油作为吸收剂由塔顶进入,吸收了C3、C4富吸收油由塔底抽出送至解吸塔顶部。

吸收塔设有一个中段回流以维持塔内较低温度。

吸收塔顶出来贫气中尚夹带少许汽油,经再吸收塔用轻柴油回收其中汽油组分后成为干气送燃料气管网。

吸收了汽油轻柴油由再吸收塔底抽出返回分馏塔。

解吸塔作用是经过加热将富吸收油中饱组分解吸出来,由塔顶引出进入中间平衡罐,塔底为脱乙烷汽油被送至稳定塔。

稳定塔目是将汽油中c4以下轻烃脱除,在塔顶得到液化气,塔底得到合格汽油（即稳定汽油）。

[板书]2关键设备结构和作用特点及功效

[讲述]吸收塔、分馏塔、解吸塔结构和作用特点及功效

[板书]二、渣油催化裂化

（一）渣油原料特征及其对催化裂化过程影响

1焦炭产率高

[讲述]与馏分油催化裂化焦炭产率做比较

[版书]2重金属危害

[讲述]渣油中重金属,在催化裂化过程中,几乎全部沉积在催化剂表面上,造成严重污染。

危害最大是镍、钒和钠。

在催化裂化条件下,镍是脱氢催化剂,催化剂被镍污染后,其选择性变坏,使焦炭和氢气产率增加而汽油产率降低;

当原料中含硫时镍危害更大。

钒可与沸石作用破坏催化剂晶体结构或酸性中心,造成永久性失活。

钠可降低催化剂稳定性。

所以,怎样控制重金属对催化剂污染,使催化剂保持较高平衡活性和选择性是渣油催化裂化另一技术关键。

[版书]3.硫、氮等杂质影响

[讲述]渣油中硫、氮等杂质含量高,裂化所得轻质油品和焦炭中硫、氮化合物含量也对应增加,前者影响油品质量,后者在催化剂再生时产生更多SOX和NOX增加对环境污染。

所以,怎样改善产品质量,降低环境污染也是渣油催化裂化应给予注意问题。

[版书]

（二）实现渣油催化裂化技术方法

1工艺特点:

（1）采取抗金属污染性能好,汽油辛烷值高,焦和气体产率高且再生性能好催化剂。

（2）采取高温短接触时间以降低过分裂化,降低焦炭产率,同时在提升管出口安装高效快速分离器。

（3）采取高效原料油喷嘴,强化反应器进料雾化,使原料油以极小雾滴进入反应器。

同时加大水蒸气用量降低油气分压以确保原料快速气化,可降低焦炭产率。

（4）为深入降低焦炭产率,采取小回炼比、出部分澄清油操作方法。

（5）采取高效再生技术。

（6）为取走再生器过剩热量,采取外取热器。

（7）采取高效金属钝化剂,抑制重金属对催化剂污染。