炼油工艺学第十章第二节石油烃类的催化裂化反应(57P)PPT课件
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催化裂化—催化裂化工艺(石油加工课件)
三、吸收－稳定系统
吸收塔、解吸塔、稳定塔。完成C2以下组分与C3、C4组分的分离。
四、烟气能量回收系统
一、反应-再生系统
高低并列式提升管催化裂化装置的反应再生和分馏系统的工艺流程
一、反应-再生系统
关键控制手段
1. 沉降器顶部压力：由吸收稳定系统的气压机入口压力调节汽轮机转速控制富气流 量，以维持沉降器顶部压力恒定。 2. 再生器顶部压力：以反应器和再生器压差（通常为0.02～0.04MPa）作为调节信号， 由双动滑阀控制。 3. 催化剂循环量：由提升管反应器出口温度控制再生滑阀开度来调节；根据系统压 力平衡要求由待生滑阀开度控制汽提段料位高度。 4. 烟气中的氧含量：根据再生器稀密相温差调节主风放空量（称为微调放空），来 控制（通常要求小于0.5%），防止发生二次燃烧。
请回答
催化裂化工艺流程的四个系统分别是什么？
反应-再生系统的关键控制因素有哪些？
反应器、沉降器、再生器
提升管反应器
提升管反应器是进行催化裂化化学反应的场所，是催化裂化装置的关键设备。
折叠式提升管反应器
直管式提升管反应器
两段提升管反应器
折叠式提升管反应器：多用于同轴式和由床层反应器改为提升管的装置。 直管式提升管反应器：多用于高低并列式提升管催化裂化装置。 两段式提升管反应器：有两根短提升管串联连接而成，用于两段式提升管催化裂化装置。
双塔流程
吸收稳定系统的工艺流程
四、烟气能量回收系统
目的：最大限度地回收能量，降低装置能耗。下图为催化裂化装置烟气轮机动 力回收系统的典型工艺流程。
烟气轮机动力回收系统的典型工艺流程
思政小课堂
实现绿色生产一直是石油化工人的理想追求，在催化裂化工艺中就蕴含 着很多的绿色理念。
吸收塔、解吸塔、稳定塔。完成C2以下组分与C3、C4组分的分离。
四、烟气能量回收系统
一、反应-再生系统
高低并列式提升管催化裂化装置的反应再生和分馏系统的工艺流程
一、反应-再生系统
关键控制手段
1. 沉降器顶部压力：由吸收稳定系统的气压机入口压力调节汽轮机转速控制富气流 量，以维持沉降器顶部压力恒定。 2. 再生器顶部压力：以反应器和再生器压差（通常为0.02～0.04MPa）作为调节信号， 由双动滑阀控制。 3. 催化剂循环量：由提升管反应器出口温度控制再生滑阀开度来调节；根据系统压 力平衡要求由待生滑阀开度控制汽提段料位高度。 4. 烟气中的氧含量：根据再生器稀密相温差调节主风放空量（称为微调放空），来 控制（通常要求小于0.5%），防止发生二次燃烧。
请回答
催化裂化工艺流程的四个系统分别是什么？
反应-再生系统的关键控制因素有哪些？
反应器、沉降器、再生器
提升管反应器
提升管反应器是进行催化裂化化学反应的场所，是催化裂化装置的关键设备。
折叠式提升管反应器
直管式提升管反应器
两段提升管反应器
折叠式提升管反应器：多用于同轴式和由床层反应器改为提升管的装置。 直管式提升管反应器：多用于高低并列式提升管催化裂化装置。 两段式提升管反应器：有两根短提升管串联连接而成，用于两段式提升管催化裂化装置。
双塔流程
吸收稳定系统的工艺流程
四、烟气能量回收系统
目的：最大限度地回收能量，降低装置能耗。下图为催化裂化装置烟气轮机动 力回收系统的典型工艺流程。
烟气轮机动力回收系统的典型工艺流程
思政小课堂
实现绿色生产一直是石油化工人的理想追求，在催化裂化工艺中就蕴含 着很多的绿色理念。
催化裂化工艺流程ppt
催化剂对裂解过程的促进作用
提供活性中心
催化剂表面具有特殊的活性中 心，能够吸附和活化重质烃分 子，使其更容易发生裂解反应
。
降低反应活化能
催化剂可以降低裂解反应的活化 能，使反应更容易进行。
促进反应选择性
催化剂可以促进特定结构的烃分子 发生裂解反应，提高产品的选择性 。
产品的主要性质及用途
乙烯和丙烯
催化裂化工艺流程ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 概述 • 工艺流程 • 催化裂化反应原理 • 工艺特点 • 应用和发展 • 安全和环保
01
概述
催化裂化是什么
1
催化裂化是一种将重质烃转化为轻质烯烃和芳 烃的石油化工过程。
2
催化裂化催化剂通常为酸性催化剂，如硅酸铝 、沸石等。
3
催化裂化工艺可分为固定床、流化床和移动床 三种类型，其中流化床工艺最为常用。
THANKS
谢谢您的观看
三废处理
对工艺流程中产生的废水、废气、废渣进行分类处理，实现资源化再利用。 例如，将废气中的二氧化碳进行捕获和封存，实现减排目标；将废水进行深 度处理后再次利用；将废渣进行资源化利用等。
绿色催化裂化工艺流程的探索
不断探索新的催化裂化工艺流程，采用绿色催化剂、提高反应转化率和能量 利用率等措施，实现工业生产与环境保护的有机结合。
产品收率和质量调整
通过调整催化剂种类和反应条件，可以改变产品的收率和质 量。这使得催化裂化工艺具有很强的适应性，能够根据市场 需求灵活调整产品结构。
05
应用和发展
在石油工业中的地位
01
石油工业作为国家经济发展的重要支柱，催化裂化工艺在其中扮演着至关重要 的角色。
催化裂化化学反应原理教学课件
工业应用与技术 发展
本课程还介绍了催化裂化技 术在石油工业中的实际应用 ，以及近年来催化裂化技术 的发展趋势和最新研究成果 。
对未来学习的建议与展望
深化理论基础
建议学习者进一步深化对催化裂化化学反应原理的理解， 掌握相关的基础理论和概念。
实践与实验
通过实践和实验，学习者可以更深入地理解催化裂化过程 ，提高实际操作能力和问题解决能力。建议学习者积极参 与相关的实验和实践项目。
新型催化剂的开发与应用
01
02
03
纳米催化剂
利用纳米技术制备具有特 定结构和性质的催化剂， 以提高催化活性、稳定性 和选择性。
多功能催化剂
开发具有多种活性组分的 复合催化剂，实现多种催 化功能的协同作用。
生物催化剂
探索生物催化剂在催化裂 化中的应用，利用酶的专 一性和高效性提高反应效 率。
绿色与可持续发展的催化裂化技术
料。
焦炭的形成是由于部分烃未能 发生裂化反应而残留在催化剂
上。03催化裂Fra bibliotek工艺流程原料预处理
原料筛选
去除原料中的杂质和过大颗粒， 保证原料质量和稳定性。
加热和混合
将原料加热至适宜温度，并进行 均匀混合，以提高反应效率。
反应-再生系统
反应阶段
在适宜的温度和压力下，原料在催化 剂的作用下进行裂化反应，生成小分 子烃类物质。
催化剂的作用与 选择
催化剂在催化裂化过程中起 着关键作用，能够降低反应 活化能，提高反应速率。本 课程介绍了不同类型的催化 剂及其在催化裂化过程中的 作用，以及如何根据实际需 求选择合适的催化剂。
化学反应机理与 动力学
化学反应机理是理解催化裂 化过程的基础。本课程深入 探讨了催化裂化过程中的化 学反应机理，包括烃类分子 的裂解和重整等，同时介绍 了反应动力学的基本概念和 模型。
炼油工艺学PPT课件 第十章 催化裂化 第二节 石油烃类的催化裂化反应
20112011-2-11
炼油工艺学
12
2．烃类的催化裂化反应机理
以上分析了催化裂化过程中几种主要的化学 反应，但只描述了反应的最终结果，并未涉及反 应进行的历程。因此，仍无法解释裂化气体中为 什么C3、C4烃比较多？这就需要从反应机理中去 寻求答案
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炼油工艺学
13
一组试验数据： C16烷烃热裂化与催化裂化产物中C数分布
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C H 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C H 2 CH 3 CH 3 C (CH 3 ) CH 2 CH 2 CH 3
⑤ 正碳离子将H+还给催化剂，本身变成烯烃，反应终止
反应温度：500℃ 产 物 热裂化 C1 53 C2 130 12 C3 60 97 单位： mol/ 100mol 十六烷 C4 23 102 C5 9 64 C6 24 50 C7 16 8 C8 13 8 C9 10 3
催化裂化 5
两种裂化产物分布的差别反映了反应机理的截然不同
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炼油工艺学
22
气-固非均相催化反应过程
外扩散 内扩散 吸附 反应 脱附 内扩散 外扩散
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反应先决 条件
原料分子由主气流扩散到催化剂外表面 原料分子由催化剂外表面扩散到内表面 原料分子在催化剂内表面吸附 原料分子反应生成产物 产物分子从催化剂内表面脱附 构成表面化学反应 产物分子从催化剂内表面扩散到外表面 FCC反应的控制步骤 产物分子由催化剂外表面扩散到主气流
第二节
石油炼制催化裂化课件
馏分油FCC： 减压馏分油 原料
350～500℃， 焦化馏分油 含芳较多，较难 （焦化汽、柴油） 裂化，不单独使用 C20～C36 含芳更多，更难 溶剂精制抽出 裂化，只能掺兑用 油
第9章 催化裂化
4、催化裂化的原料
类别 重油FCC： 原料来源 常压重油 减压渣油 特点 最重的部分，除 了多环、稠环芳 烃外，含有胶质 与沥青质，必须 使用专门的催化 剂与相应的工艺 设备与条件。
1960
第一套移动床 FCC 第一套流化床 FCC 1930 第一套固定床 FCC 2000
第9章 催化裂化
7、 FCC技术的发展方向 发展重残渣油的FCC技术，拓宽原料来源。
调整产品结构及产品质量 催化剂的发展 （加工重质油，具备专门特性的） 降低能耗 减少环境污染
过程模拟和计算机应用
脱氢
环烷烃
裂化 脱氢
芳烃＋H2
断侧链
芳环＋烷烃或烯烃（反应同上） 非常困难，只有个别特殊结构的芳烃可裂化 结焦或复杂环芳烃
芳香烃
开环裂化 脱氢
第9章 催化裂化
FCC反应——第一要点
主要反应——分解反应。
特有反应——氢转移反应；
FCC其它反应包括：异构化反应，芳构化 反应，缩合生焦反应。
第9章 催化裂化
第9章 催化裂化
FCC反应热：
强吸热反应——分解、脱氢、环化反应； 弱放热反应——异构化、氢转移及缩合反应。
热效应的计算：
以新鲜原料为基准：300-500 KJ/kg新鲜原料； （P330表9-5）
以反应产物——生成的（汽油+气体）量为基准； （P330，图9-5 ） 以反应生成的焦炭中的碳（催化碳 ）为基准
催化裂化工艺ppt课件
原料性质
➢ 直馏减压蜡油（蜡油350～500℃）：大多数 直馏重馏分含芳烃较少，容易裂化，轻油 收率较高，是理想的催化裂化原料。
➢ 热加工产物：焦化蜡油、减粘裂化馏出油 等。由于它们是已经裂化过的油料，其中 烯烃、芳烃含量较多，裂化时转化率低、 生焦率高，一般不单独使用，而是和直馏 馏分油掺合作为混合进料。
➢ 催化裂化工艺产生于20世纪40年代，是炼油厂提高原油加工 深度的一种重油轻质化的工艺，是炼油生产的核心装置。我 国80%左右的汽油与30%左右的柴油产自催化裂化装置。
➢ 1965年五朵金花之一的流化催化裂化在抚顺石油二厂建成投 产。五朵金花：催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡、 微球催化剂与添加剂。
➢ 从反应器和再生器平面布置可分为高低并 列式和同轴式。
➢ 反应部分包括提升管反应器和沉降器。 ➢ 再生工艺可分为完全再生和不完全再生， 一段和二段再生。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
➢ 1974年我国建成投产了第一套提升管催化裂化工业装置 。 ➢ 随着催化剂和催化工艺的发展，其加工的原料逐步重质化、
劣质化。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
➢ 催化裂化产品具有以下几个特点: ⑴ 轻质油收率高,可达70%~80%; ⑵ 催化裂化汽油的辛烷值高,汽油的安定性也
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
石油加工生产技术：催化裂化反应原理及工艺流程精选PPT
提升管催化裂化的反应-再生系统有多种形式，
双动滑阀是一种两块阀板双向动作的超灵敏调节阀，安装在再生器出口管线上
塞阀比滑阀具有以下优点：
其作用是：正常操作时用来调节催化剂在两器间的循环量，出现重大事故时用
470~510℃2~4s
双塔流程由于单塔流程，可同时满足高吸收率和高
解析率的要求。
吸收C3、C4和 部分C2
7～8m/s 汽提
再生催化剂 650～700℃
200～250 ℃ 高低并列反应再生系统
二、分馏系统
过热油气 460～480℃
为了取走分馏塔的过剩热量，设有塔顶循环回流、一 个至两个中段回流以及塔底油浆循环
三、吸收解吸系统有两种流程：
活性，同时提供裂化反应所需
双塔流程由于单塔流程，可同时满足高吸收率和高
催化裂化反应原理及工艺流程
●
催化裂化催化工艺流程
催化裂化装置一般由四大系统构成
反应-再生系统、分馏系统、 吸收-稳定系统、烟气能量回收系统
一、反应—再生系统
提升管催化裂化的反应-再生系统有多种形式， 如高低并列式、同轴式、同高并列式、两段提 升管催化裂化等
470~510℃2~4s 待生催化剂
二级旋风分离器 13～20m/s
（一）三器——提升管反应器、沉降器及再生器
提升管反应器
预提升：由提升 管底部吹入水蒸 气（称预提升蒸 汽），使出再生 斜管的再生催化 剂加速，以保证 催化剂与原料油 相遇时均匀接触。
沉降器
沉降器是用碳 钢焊制成的圆筒 形设备，上段为 沉降段，下段是 汽提段。
再生器
再生器的作用 是为催化剂再 生提供场所和 条件。
2、三阀
单动滑阀用于床层反应器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化装置。 其作用是：正常操作时用来调节催化剂在两器间的循环量，出现重大事故时用 以切断再生器与反应沉降器之间的联系，以防造成更大事故。
催化裂化原理 ppt课件
H R C¨ C H
+ 特点：不能在溶液中离解出来自由存在；
只能化裂化原理
正碳离子形成：烯烃的双键中一个键断开，并在含H多的C 上加上一个H＋，使含H少的另一个C缺少一对电子。
2、形成碳离子条件 (1)存在烯烃 来源：原料本身、热反应产生。 (2)存在质子H+ 来源：由催化剂的酸性中心提供。 H+不称氢离子，存在于Cat.的活性中心，不能离开Cat.表面。
3、降低能耗
降低焦炭产率、充分利用再生烟气中CO的燃烧热、发展再 生烟气热能利用技术。
7
催化裂化原理
4、减少环境污染 ➢ 再生烟气中的粉尘、CO、SO2和NOx； ➢ 含硫污水、产品精制时产生的碱渣； ➢ 再生烟气放空、机械设备产生的噪音。
5、过程模拟和计算机应用
建立合理的数学模型，用于设计、预测以及计算机优化控 制。
20
催化裂化原理
2、正碳离子机理
以正n-C16H32来说明。 (1)生成正碳离子
正n-C16H32得到一个H＋，生成正碳离子。如
H
H
n -C 5 H 1 1CC 1 0 H 2 0+H + n -C 5 H 1 1CC 1 0 H 2 1
+
(2)β断裂
大正碳离子不稳定，容易在β位置上断裂，生成一个烯
28
催化裂化原理
不仅与吸附难易程度有关，还与化学反应速度有关。 思考：稠环芳烃对催化裂化过程的影响？ 2、平行－顺序反应(parallel reaction) 平行反应：裂化同时朝着几个方向进行的反应。 顺序反应：随反应深度↗，反应产物又会继续反应。
29
催化裂化原理
特点：反应深度对产品产率的分配有重要影响。 随反应时间↗，转化深度↗，最终产物气体和焦炭产率 会↗；而汽柴油等中间产物产率开始时↗，随后再↙。
+ 特点：不能在溶液中离解出来自由存在；
只能化裂化原理
正碳离子形成：烯烃的双键中一个键断开，并在含H多的C 上加上一个H＋，使含H少的另一个C缺少一对电子。
2、形成碳离子条件 (1)存在烯烃 来源：原料本身、热反应产生。 (2)存在质子H+ 来源：由催化剂的酸性中心提供。 H+不称氢离子，存在于Cat.的活性中心，不能离开Cat.表面。
3、降低能耗
降低焦炭产率、充分利用再生烟气中CO的燃烧热、发展再 生烟气热能利用技术。
7
催化裂化原理
4、减少环境污染 ➢ 再生烟气中的粉尘、CO、SO2和NOx； ➢ 含硫污水、产品精制时产生的碱渣； ➢ 再生烟气放空、机械设备产生的噪音。
5、过程模拟和计算机应用
建立合理的数学模型，用于设计、预测以及计算机优化控 制。
20
催化裂化原理
2、正碳离子机理
以正n-C16H32来说明。 (1)生成正碳离子
正n-C16H32得到一个H＋，生成正碳离子。如
H
H
n -C 5 H 1 1CC 1 0 H 2 0+H + n -C 5 H 1 1CC 1 0 H 2 1
+
(2)β断裂
大正碳离子不稳定，容易在β位置上断裂，生成一个烯
28
催化裂化原理
不仅与吸附难易程度有关，还与化学反应速度有关。 思考：稠环芳烃对催化裂化过程的影响？ 2、平行－顺序反应(parallel reaction) 平行反应：裂化同时朝着几个方向进行的反应。 顺序反应：随反应深度↗，反应产物又会继续反应。
29
催化裂化原理
特点：反应深度对产品产率的分配有重要影响。 随反应时间↗，转化深度↗，最终产物气体和焦炭产率 会↗；而汽柴油等中间产物产率开始时↗，随后再↙。
催化裂化工艺流程及主要设备ppt
06
结论
总结催化裂化工艺流程及主要设备的介绍
1
催化裂化工艺流程和主要设备在本次PPT中进 行了详细介绍。
2
工艺流程包括反应和分离两个阶段，实现了从 重质烃类到轻质烯烃的转化。
3
主要设备包括提升管反应器、再生器、沉降器 、分馏塔和吸收稳定系统等。
对今后发展的展望与建议
随着技术的不断进步，催化裂化工艺流程和主要设备 的效率不断提高，产品质量也不断提高。
03
催化裂化主要设备
反应器
反应器种类
主要有固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器。
反应器结构
一般由外壳、内部构件和催化剂床层组成，内部构件包括支承板、挡板、入口分布器、出口集油箱、取热盘等。
反应原理
在反应器中，原料油与催化剂接触，在一定温度和压力条件下，原料油中的重质烃类发生裂化反应，生成轻质烃类和裂化 气，裂化气进入分馏塔进行分离。
再生器
01
再生器种类
主要有单段再பைடு நூலகம்器和多段再生器。
02
再生器结构
一般由外壳、烧焦床、旋风分离器、 一二级旋风分离器、返料器、再生气 分布器等组成。
03
再生原理
在再生器中，催化剂被空气烧焦，恢 复活性，同时催化剂被分离成不同级 次的粉尘，各级粉尘经过不同的旋风 分离器和返料器收集，最后再生气进 入分馏塔。
工艺流程与设备的今后发展趋势
工艺流程发展趋势
更加环保
采用环保技术，减少废气、废 水和固体废物的排放，提高资
源利用率。
高温高压力化
提高反应温度和压力，增加反 应速度和产品收率。
多产异构烷烃
向更加细化和多样化的产品结 构方向发展，生产更多的高价
催化裂化PPT课件
1．天然白土和固定床催化裂化 2．合成硅铝催化剂和移动床催化裂化
①移动床催化裂化 ②流化床催化裂化 3．分子筛催化剂和提升管催化裂化
8
三：催化裂化工艺流程概述
➢催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系 统，分馏系统，吸收-稳定系统和能量回收系统 ➢装置形式主要有高低并列式、同轴式等
9
1．反应—再生系统
13
➢催化裂化分馏塔有以下几个特点： 进料是带有催化剂粉尘的过热油气 全塔剩余热量大而且产品的分馏精确度要求比较容易满足 塔顶回流采用循环回流而不用冷回流 ✓进入分馏塔的油气含有相当大量的不凝气和惰性气体， 它们会影响塔顶冷凝冷却器的效果 ✓提高富气压缩机的入口压力以降低气压机的功率损耗
14
3．吸收—稳定系统
正碳离子不稳定，易于在带正电荷的碳 原子的β位断裂！
22
➢正碳离子学说解释了催化裂化反应中的许多现象
★裂化气中C1、C2少而C3、C4多 ★裂化产物中异构烃多
提供H+
★异构烷烃、烯烃、环烷烃、带侧链的芳烃的反应速 度高
➢正碳离子学说还说明了催化剂的作用
➢正碳离子学说也有不完善的地方
23
烃类的催化裂化同热裂化的比较
30
➢初次反应产物再继 续进行的反应叫做二 次反应
➢二次反应并非对我 们的生产都有利，应 适当加以控制
29
➢为了获得较高轻质油收率，不追求反应深度过大，而是在 适当反应深度的基础上对未反应原料进行回炼 ➢“未反应原料”是指反应产物中沸点范围与原料相当的那 一部分，称回炼油或循环油 ➢目前我国的催化裂化装置采用的反应温度一般比国外低
25
➢芳香基原料油、催化裂化循环油或油浆(其中含有较多的稠 环芳烃)较难裂化，要选择合适的反应条件或者先通过预处理 来减少其中的稠环芳烃而使其成为优质的裂化原料，如循环 油可作如下处理：
①移动床催化裂化 ②流化床催化裂化 3．分子筛催化剂和提升管催化裂化
8
三：催化裂化工艺流程概述
➢催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系 统，分馏系统，吸收-稳定系统和能量回收系统 ➢装置形式主要有高低并列式、同轴式等
9
1．反应—再生系统
13
➢催化裂化分馏塔有以下几个特点： 进料是带有催化剂粉尘的过热油气 全塔剩余热量大而且产品的分馏精确度要求比较容易满足 塔顶回流采用循环回流而不用冷回流 ✓进入分馏塔的油气含有相当大量的不凝气和惰性气体， 它们会影响塔顶冷凝冷却器的效果 ✓提高富气压缩机的入口压力以降低气压机的功率损耗
14
3．吸收—稳定系统
正碳离子不稳定，易于在带正电荷的碳 原子的β位断裂！
22
➢正碳离子学说解释了催化裂化反应中的许多现象
★裂化气中C1、C2少而C3、C4多 ★裂化产物中异构烃多
提供H+
★异构烷烃、烯烃、环烷烃、带侧链的芳烃的反应速 度高
➢正碳离子学说还说明了催化剂的作用
➢正碳离子学说也有不完善的地方
23
烃类的催化裂化同热裂化的比较
30
➢初次反应产物再继 续进行的反应叫做二 次反应
➢二次反应并非对我 们的生产都有利，应 适当加以控制
29
➢为了获得较高轻质油收率，不追求反应深度过大，而是在 适当反应深度的基础上对未反应原料进行回炼 ➢“未反应原料”是指反应产物中沸点范围与原料相当的那 一部分，称回炼油或循环油 ➢目前我国的催化裂化装置采用的反应温度一般比国外低
25
➢芳香基原料油、催化裂化循环油或油浆(其中含有较多的稠 环芳烃)较难裂化，要选择合适的反应条件或者先通过预处理 来减少其中的稠环芳烃而使其成为优质的裂化原料，如循环 油可作如下处理：
催化裂化化学反应原理教学课件
催化裂化反应是炼油过程中最重要的步骤之一，用于生产汽油、柴油等石油产品。
2
化学工业中的应用
催化裂化反应也被应用于化学工业中，用于生产化学原料、高级燃料和特殊化学 品。
催化裂化反应的前景和发展趋势
1 环境保护需求对催化裂化反应的影响
随着环境意识的提高，催化裂化反应正在向更加环保的方向发展，以减少对环境的负面 影响。
催化裂化化学反应原理教 学课件PPT
催化裂化化学反应原理教学课件PPT，旨在介绍催化裂化反应的概述、反应 机理、催化剂的种类、应用以及发展趋势，展望其意义和未来发展前景。
催化裂化反应的概述
定义
催化裂化反应是一种重要的石油加工技术，通过催化剂的作用将大分子烃化合物裂解为小分 子烯烃和芳烃。
过程
催化裂化反应一般包括加热、裂解和分离三个过程，通过控制温度、压力和催化剂种类来实 现。
2 催化裂化反应技术的新发展
新的催化裂化反应技术，如催化剂的改良和反应条件的优化，正在不断地推动该领域的 发展。
总结与展望
催化裂化反应的意义
催化裂化反应在石油加工和化学工业中发挥着重要 作用，促进了资源的可持续利用和产品的高效生产。
催化裂化反应的未来发展前景
随着技术的不断创新和需求的增加，催化裂化反应 有望在更广泛的领域得到应用并实现更大的突破。
催化裂化反应的反应机理
催用，可以提高反应的效率和选择性。
反应物的结构影响
反应物的碳数、分子结构以及官能团的位置会对催 化裂化反应的产物种类和分布产生影响。
催化裂化反应的步骤
催化裂化反应通常包括吸附、解吸附、裂解和再生 四个步骤，每个步骤都对反应过程起着关键的作用。
催化剂的种类
固定床催化剂
催化裂化工艺流程与设备ppt
吸收塔
脱硫塔
用于吸收和分离气体中的有油中的硫化物，减少对环境的 污染。
造气炉
过滤器
为催化裂化工艺提供所需热源，将原料油加 热到适宜的反应温度。
过滤催化剂粉尘，保护设备和管道不受磨损 。
04
安全与环保
催化裂化过程中的安全隐患及预防措施
安全隐患
在催化裂化过程中，存在火灾、爆炸、中毒、触电等安全隐 患。
预防措施
采取有效的防火防爆措施，使用安全电压和防爆电器，加强 设备维护和巡检，提高员工安全意识等。
三废排放及其降低和回收方法
三废排放
催化裂化过程中产生废气、废 水和固体废弃物。
降低排放
采用高效催化剂和优化工艺流 程，提高三废处理效率，减少
排放。
回收方法
对废气采用催化氧化、吸附等 方法回收，对废水采用生化处 理、物理化学处理等方法回收 ，对固体废弃物采用焚烧、填
埋等方法回收。
安全与环保法规和标准
国家法规
01
企业标准
02
03
事故应急预案
遵守国家和地方的安全生产和环 保法规，执行相关标准。
建立和完善企业安全和环保标准 体系，加强管理和监督。
制定事故应急预案，组织演练， 提高应对突发事件的能力。
05
能耗与节能技术
催化裂化工艺的能耗分析
原料和产品的运输和存储能耗
加强设备设计和操作的研究和改进，提高设备的 处理能力和效率，降低能耗和物耗。
加强与国外先进企业的交流和合作，引进先进技 术和管理经验，推动我国催化裂化工艺和设备的 创新发展。
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催化裂化反应机理
通过自由基反应机理和正碳离子反应机理，在催化剂的活性中心上形成正碳离子 ，再与反应介质发生裂解反应。
《催化裂化浅析》课件
催化剂与原料比例
催化剂与原料的比例影响催化反 应的速率、选择性和裂化产物的 产率。
设备与工艺流程
反应器设计
催化裂化反应器的设计应考虑热力学、动力学和工艺流程等因素，以实现高效的裂化反应。
分离装置
分离装置对裂化反应产物的分离和提纯起到重要作用，包括分馏塔、冷凝器等设备。
废气处理
催化裂化过程中产生大量废气，需经过净化设备处理，以减少对环境的影响。
催化裂化催化剂按组成和形态可以分为 多种类型，如酸性催化剂和热稳定剂等。
剂量优化
通过调整催化剂的添加量和用量，优化 催化剂的使用效果，提高催化裂化的产 物选择性和产率。
工艺参数的影响因素
温度
温度的控制对裂化反应的转化率 和产物分布具有重要影响。
压力
压力的调节对裂解反应的平衡、 催化剂填充和产物选择性等方面 起到关键作用。
2 裂化反应
催化裂化是一种将重质石油烃转化为轻质石油烃的技术，通过裂解长链分子，产生更多 的汽油和其他高附加值产品。
3 影响因素
催化裂化的效果受到催化剂选择、工艺参数、设备设计等多个因素的影响。
原理与反应机理
裂化原理
催化裂化是通过催化剂引发的 裂化反应，将长链石油分子分 解为短链石油产品。
反应机理
《催化裂化浅析》PPT课 件
本课件将从催化裂化的简介、原理与反应机理、催化剂的选择与优化、工艺 参数的影响因素、设备与工艺流程、催化裂化的应用与发展等方面进行深入 剖析，最后总结与展望。
催化裂化的简介
1 历史&发展
催化裂化是炼油行业中一项重要的工艺，经过多年的发展与改进，已成为炼油生产中不 可或缺的环节。
裂化过程中，催化剂与石油分 子发生物理和化学相互作用， 导致分子断裂和重排，生成轻 质石油产品。
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C130C2216C3276C4246C5226C6226C7226C8246C9370C110
10.08.2020
炼油工艺学
4
➢ 烷烃的分解多从中间的C-C键断裂，而且分子量越大
越易断裂，反应速度也越快
➢ n-C7H16:n-C12H26:n-C16H34=1:6:11 ➢ 异构烷烃的反应速度比正构烷烃快 ➢ 烷烃分解时，分子中碳链两端的碳碳键很少发生分解 ➢ 烷烃的裂化可写成通式：
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炼油工艺学
14
一组试验数据：
C16烷烃热裂化与催化裂化产物中C数分布
反应温度：500℃
单位： mol/ 100mol 十六烷
产 物 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
热裂化 53 130 60 23 9 24 16 13 10
催化裂化 5 12 97 102 64 50 8 8 3
两种裂化产物分布的差别反映了反应机理的截然不同
10.08.2020
炼油工艺学
15
正碳离子学说被公认为是解释催化裂化反应机理的比较好
的一种学说
所谓正碳离子是指缺少一对价电子的碳所形成的烃离子，
如：
R C+ H 2
正碳离子是由烃分子上的C-H键异裂而生成的，或者说是
由一个烯烃分子获得一个氢离子H+而生成的，如：
C nH 2 n 2 C m H 2 m C P H 2P 2
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(2).烯烃
烯烃是一次分解反应的产物，很活泼，反应速度快，在
催化裂化过程中是一个重要的中间产物和最终产物
① 分解反应
➢ 烯烃发生的主要反应
➢ 烯烃的分解反应速度比烷烃分解速度快得多
➢ 遵循以下规律：(与烷烃相似）
12
3) 芳构化反应 反应能力较弱，汽油 ON 的提高主要靠裂
化和异构化反应
辛烷值大小顺序： 芳烃、异构烯烃>异构烷烃、烯烃>环烷烃>正构烷烃
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2．烃类的催化裂化反应机理
以上分析了催化裂化过程中几种主要的化学 反应，但只描述了反应的最终结果，并未涉及反 应进行的历程。因此，仍无法解释裂化气体中为 什么C3、C4烃比较多？这就需要从反应机理中去 寻求答案
n 1 H 3 6 C C 2 3 H 7 C 5 H 1 C 1 H C 1 H 2 0 C 1 3 H 6
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。
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一、单体烃的催化裂化反应
1．各类单体烃的裂化反应
(1).烷烃 烷烃主要发生分解反应，例如 ：
+ C16 H34 C8 H16 C8 H18
各种烃类催化裂化反应网络示意图
说明三点：
1) 裂化反应
最主要、最重要的反应，对整个反应的热力 学和动力学起决定作用，催化裂化由此得名
2) 氢转移反应
特征反应，反应速度不快，较低温度有利。 氢转移反应的结果是使生成物中的一部分烯烃饱 和，这是FCC产品饱和度较高的根本原因！
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炼油工艺学
paraffin
H-transfer
Cracking olefin
Cracking
naphthene
olefins
Cracking
Aromatic
Condensation
Isomerization iso-olefin Aromatization aromatic
Polymerization
coke
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(3).环烷烃 ① 环烷烃的环可以断裂成烯烃，烯烃再继续上述的各反应
CCC
CCC CC =CCC
环烷烃的结构中有叔碳原子，分解反应速度较快 ② 环烷烃也可以通过氢转移反应转化成芳烃
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(4）芳香烃 ➢ 连接在苯核上的烷基侧链易断裂成小分子的烯烃，而且
C nH 2nH C nH 2 n 1
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(1) 正碳离子的引发
① 在裂化催化剂上的 Lewis 酸可以引发烷烃生成正碳离子
A R H A H R
② 烯烃可以由裂化催化剂的 Brönsted 酸引发生成正碳离子
H R 2 C C H C H 3 H R 2 C H C H 2 C H 3
断裂位置主要位于侧链同苯核连接的键上 ➢ 多环芳烃的裂化反应速度很低，它们的主要反应是缩合
成稠环芳烃，最后生成焦炭
+ CH= CH2 R1 CH= CH2
R1
R2+H 22
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Feed componentts
Paraffin & side chains Cracking
★ 大分子的烯烃分解反应速度比小分子快；
★ 异构烯烃的分解速度比正构烯烃快
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②异构化反应
Ⅰ.分子骨架结构改变，正构烯烃变成异构烯烃
C
C-C-C=C
C-C=C
Ⅱ.分子中的双键向中间方向移动
C C C C C C C C C C C C
Ⅲ.烯烃空间结构的变化
C
CC
CC
CC C
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7
③ 氢转移反应
受氢剂
供氢剂
烯烃 环烷 烃 烷烃 芳香
放热
烯 烃 烯 烃 烷 烃 二烯烃
氢转移反应是催化裂化反应所特有的反应，是造成催化
裂化汽油饱和程度高的主要原因
④ 环化反应和芳构化反应
烯烃可环化成环烷烃并脱氢成为芳烃
C
C
CCCCC= CC
第二节 石油烃类的催化裂化反应
10.08.2020
炼油工艺学
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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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 在两个方面：
石油馏分是由各族烃类组成，各种单体烃分别进行多种
③ 芳烃亦能作为质子的受体，在 Brönsted 酸上形成正碳离子
2 H
+H+
+
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(2) 下面我们通过对正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离 子学说 ① 正十六烯从催化剂表面或已生成的正碳离子上获得一 个H+而形成正碳离子；
n 1 H C 6 3 2 H C 5 H 1 1 C H C 1 H 0 21
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➢ 烷烃的分解多从中间的C-C键断裂，而且分子量越大
越易断裂，反应速度也越快
➢ n-C7H16:n-C12H26:n-C16H34=1:6:11 ➢ 异构烷烃的反应速度比正构烷烃快 ➢ 烷烃分解时，分子中碳链两端的碳碳键很少发生分解 ➢ 烷烃的裂化可写成通式：
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一组试验数据：
C16烷烃热裂化与催化裂化产物中C数分布
反应温度：500℃
单位： mol/ 100mol 十六烷
产 物 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
热裂化 53 130 60 23 9 24 16 13 10
催化裂化 5 12 97 102 64 50 8 8 3
两种裂化产物分布的差别反映了反应机理的截然不同
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正碳离子学说被公认为是解释催化裂化反应机理的比较好
的一种学说
所谓正碳离子是指缺少一对价电子的碳所形成的烃离子，
如：
R C+ H 2
正碳离子是由烃分子上的C-H键异裂而生成的，或者说是
由一个烯烃分子获得一个氢离子H+而生成的，如：
C nH 2 n 2 C m H 2 m C P H 2P 2
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(2).烯烃
烯烃是一次分解反应的产物，很活泼，反应速度快，在
催化裂化过程中是一个重要的中间产物和最终产物
① 分解反应
➢ 烯烃发生的主要反应
➢ 烯烃的分解反应速度比烷烃分解速度快得多
➢ 遵循以下规律：(与烷烃相似）
12
3) 芳构化反应 反应能力较弱，汽油 ON 的提高主要靠裂
化和异构化反应
辛烷值大小顺序： 芳烃、异构烯烃>异构烷烃、烯烃>环烷烃>正构烷烃
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2．烃类的催化裂化反应机理
以上分析了催化裂化过程中几种主要的化学 反应，但只描述了反应的最终结果，并未涉及反 应进行的历程。因此，仍无法解释裂化气体中为 什么C3、C4烃比较多？这就需要从反应机理中去 寻求答案
n 1 H 3 6 C C 2 3 H 7 C 5 H 1 C 1 H C 1 H 2 0 C 1 3 H 6
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。
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一、单体烃的催化裂化反应
1．各类单体烃的裂化反应
(1).烷烃 烷烃主要发生分解反应，例如 ：
+ C16 H34 C8 H16 C8 H18
各种烃类催化裂化反应网络示意图
说明三点：
1) 裂化反应
最主要、最重要的反应，对整个反应的热力 学和动力学起决定作用，催化裂化由此得名
2) 氢转移反应
特征反应，反应速度不快，较低温度有利。 氢转移反应的结果是使生成物中的一部分烯烃饱 和，这是FCC产品饱和度较高的根本原因！
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炼油工艺学
paraffin
H-transfer
Cracking olefin
Cracking
naphthene
olefins
Cracking
Aromatic
Condensation
Isomerization iso-olefin Aromatization aromatic
Polymerization
coke
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(3).环烷烃 ① 环烷烃的环可以断裂成烯烃，烯烃再继续上述的各反应
CCC
CCC CC =CCC
环烷烃的结构中有叔碳原子，分解反应速度较快 ② 环烷烃也可以通过氢转移反应转化成芳烃
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(4）芳香烃 ➢ 连接在苯核上的烷基侧链易断裂成小分子的烯烃，而且
C nH 2nH C nH 2 n 1
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(1) 正碳离子的引发
① 在裂化催化剂上的 Lewis 酸可以引发烷烃生成正碳离子
A R H A H R
② 烯烃可以由裂化催化剂的 Brönsted 酸引发生成正碳离子
H R 2 C C H C H 3 H R 2 C H C H 2 C H 3
断裂位置主要位于侧链同苯核连接的键上 ➢ 多环芳烃的裂化反应速度很低，它们的主要反应是缩合
成稠环芳烃，最后生成焦炭
+ CH= CH2 R1 CH= CH2
R1
R2+H 22
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★ 大分子的烯烃分解反应速度比小分子快；
★ 异构烯烃的分解速度比正构烯烃快
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②异构化反应
Ⅰ.分子骨架结构改变，正构烯烃变成异构烯烃
C
C-C-C=C
C-C=C
Ⅱ.分子中的双键向中间方向移动
C C C C C C C C C C C C
Ⅲ.烯烃空间结构的变化
C
CC
CC
CC C
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7
③ 氢转移反应
受氢剂
供氢剂
烯烃 环烷 烃 烷烃 芳香
放热
烯 烃 烯 烃 烷 烃 二烯烃
氢转移反应是催化裂化反应所特有的反应，是造成催化
裂化汽油饱和程度高的主要原因
④ 环化反应和芳构化反应
烯烃可环化成环烷烃并脱氢成为芳烃
C
C
CCCCC= CC
第二节 石油烃类的催化裂化反应
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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 在两个方面：
石油馏分是由各族烃类组成，各种单体烃分别进行多种
③ 芳烃亦能作为质子的受体，在 Brönsted 酸上形成正碳离子
2 H
+H+
+
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(2) 下面我们通过对正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离 子学说 ① 正十六烯从催化剂表面或已生成的正碳离子上获得一 个H+而形成正碳离子；
n 1 H C 6 3 2 H C 5 H 1 1 C H C 1 H 0 21