催化裂化的工艺特点及基本原理

教案

叶蔚君

5.1催化裂化的工艺特点及基本原理

[引入]:

先提问复习，再从我国催化裂化汽油产量所占汽油总量的比例引入本章内容。

[板书]:催化裂化

一、概述

1、催化裂化的定义、反应原料、反应产物、生产目的

[讲述]:

1．催化裂化的定义(重质油在酸性催化剂存在下，在470~530O C的温度和0.1～0.3MPa的条件下，发生一系列化学反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。)、

反应原料:重质油;(轻质油、气体和焦炭)、(轻质油);

[板书]2.催化裂化在炼油厂申的地位和作用:

[讲述]以汽油为例，据1988年统计，全世界每年汽油总消费量约为6.5亿吨以上，我国汽油总产量为1750万吨，从质量上看，目前各国普通级汽油一般为90-92RON、优质汽油为96-98RON，我国1988年颁布车用汽油指标有两个牌号，其研究法辛烷值分别为不低于90和97。

但是，轻质油品的来源只靠直接从原油中蒸馏取得是远远不够的。一般原油经常减压蒸馏所提供的汽油、煤油和柴油等轻质油品仅有10-40%，如果要得到更多的轻质产品以解决供需矛盾，就必须对其余

的生质馏分以及残渣油进行二次加工。而且，直馏汽油的辛烷值太低，一般只有40-60MON，必须与二次加工汽油调合使用。

国内外常用的二次加工手段主要有热裂化、焦化、催化裂化和加氢裂化等。而热裂化由于技术落后很少发展，而且正逐渐被淘汰，焦化只适用于加工减压渣油，加氢裂化虽然技术上先进、产品收率高、质量好、灵活性大，但设备复杂，而且需大量氢气，因此，技术经济上受到一定限制，所以，使得催化裂化在石油的二次加工过程中占居着重要地位(在各个主要二次加工工艺中居于首位)。特别是在我国，车用汽油的组成最主要的是催化裂化汽油，约占近80%。因此，要改善汽油质量提高辛烷值，首先需要把催化裂化汽油辛烷值提上去。目前我国催化裂化汽油辛烷值RON偏低，必须采取措施改进工艺操作，提高催化剂质量，迅速赶上国际先进水平。

[板书]3催化裂化过程具有以下几个特点

[讲述]

(1)轻质油收率高，可达70%-80%，而原料初馏的轻质油收率仅为10%~40%。所说轻质油是指汽抽、煤油和柴油的总和。

(2)催化汽油的辛烷值较高，研究法辛烷值可达85以上。汽油的安定性也较好。

(3)催化柴油的十六烷值低，常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值。

(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。因此这部分产品是优良的

石油化工原料及生产高辛烷值汽油组分的原料。

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

催化裂化过程的主要目的是生产汽油，根据我国国情，交通运输和农业的发展，对柴油的需求量很大，通过调整操作条件或采用新的工艺技术，可在生产汽油的同时，尽可能提高柴抽的产率，这也是我国催化裂化技术的一大特点。

[板书]4.催化裂化的发展概况

5.催化裂化的发展方向：

[讲述]：继续改进工艺、设备、催化剂技术，尽可能多地转化劣质重油；提高轻质产品收率。对我国而言，特别要在保证长周期运转上下功夫。

继续研究开发多产低碳烯烃的工艺，为发展石油化工和清洁燃料组分的生产提供原料。利用其反应机理，继续研究开发能满足市场产品需求的催化裂化工艺和催化剂。为清洁生产，研究开发减少排放的工艺、催化剂、添加剂以及排放物的无害化处理。同步发展催化裂化与其它工艺的组合优化。

过程模拟和计算机应用。

新催化材料的开发和应用。

[引入]催化裂化汽油原料和产品

[板书]二、催化裂化的原料和产品

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350~500o C、热加工产物——焦化蜡油/减粘裂化馏出油、润滑油溶剂精制的抽出油）、渣油（减压渣油、脱沥青的减压渣油、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]催化裂化原料是如何进行反应而得到产品的？

[板书]三、烃类的催化裂化反应

[小结]:一、烃类的催化裂化基本反应:

(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]:为什么催化的汽油辛烷值高，而柴油的十六烷值低呢?

[回答]要点：从裂化可能进行的化学反应上看，可知异构成分、芳香烃较多，而正构烷烃少)再把辛烷值、十六烷值的概念重新复习一遍。[板书]二、石油馏分的催化裂化反应机理

各种烃类之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用、复杂的平行-顺

序反应。

不同烃类分子在催化剂表面上的吸附能力不同，其顺序如下: 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容易被吸附。

按烃类化学反应速度顺序排列，大致如下:

烯烃>大分子荜烷基侧链的单环芳烃>异构烷烃和环烷烃>小分子单烷基侧链的单环芳烃>正构烷烃>稠环芳烃

[讨论]催化裂化的理想原料是什么?为什么?

讨论结束请学生回答问题

[小结]环烷烃有一定的吸附能力，又具适宜的反应速度，因此可以认为，富含环烃的石油馏分应是催化裂化的理想原料

[引入]

催化裂化反应的催化剂结构和组成如何?应该在使用中注意些什么? [板书]四、催化裂化催化剂

1、裂化催化剂的种类(无定形硅酸铝、分子筛系列)、组成(活性中心Al2O3，Si0

2、其他添加剂)和结构(八面沸石笼);

[板书]2.裂化催化剂的使用性质: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的影响。[板书]3.工业用分子筛裂化催化剂的种类:

4.裂化催化剂的失活与再生:

[讲述]失活原因(水热失活、结焦失活、中毒失活)、