《石油化工基础》教学课件—3.3催化裂化
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
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 Part
催化裂化工艺特点
2 产品及产品特点
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。
1 Part
催化裂化工艺特点
1 原料油来源
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wenku.baidu.com、焦化馏分油)； 常压重油； 减渣(掺一部分馏分油)； 脱沥青油。
1 Part
催化裂化工艺特点
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
2 产品及产品特点
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93～94
✓ 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。
2 Part
3 Part
催化裂化工艺流程
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。
Fixed Bed
Moving Bed
3 Part
催化裂化工艺流程
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。
3 Part
催化裂化工艺流程
2
Part
催化裂化生产原理
Production principle of catalytic cracking
2 Part
催化裂化生产原理
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：
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。
3 Part
催化裂化工艺流程
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。
2 Part
催化裂化生产原理
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。
后炼油—化工一体化的核心。
1
Part
催化裂化工艺特点
Characteristics of catalytic cracking process
1 Part
催化裂化工艺特点
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。
催化裂化生产原理
1 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。
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
石油化工基础
目录
1. 催化裂化工艺特点 2. 催化裂化生产原理 3. 催化裂化工艺流程 4. 催化裂化新技术
前言
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
催化裂化
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）
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。
2 Part
催化裂化生产原理
2 催化裂化催化剂
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。
2 Part
催化裂化生产原理
2 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。
3
Part
催化裂化工艺流程
The technical process of catalytic cracking
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
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 Part
催化裂化工艺特点
2 产品及产品特点
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。
1 Part
催化裂化工艺特点
1 原料油来源
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wenku.baidu.com、焦化馏分油)； 常压重油； 减渣(掺一部分馏分油)； 脱沥青油。
1 Part
催化裂化工艺特点
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
2 产品及产品特点
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93～94
✓ 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。
2 Part
3 Part
催化裂化工艺流程
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。
Fixed Bed
Moving Bed
3 Part
催化裂化工艺流程
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。
3 Part
催化裂化工艺流程
2
Part
催化裂化生产原理
Production principle of catalytic cracking
2 Part
催化裂化生产原理
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：
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。
3 Part
催化裂化工艺流程
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。
2 Part
催化裂化生产原理
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。
后炼油—化工一体化的核心。
1
Part
催化裂化工艺特点
Characteristics of catalytic cracking process
1 Part
催化裂化工艺特点
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。
催化裂化生产原理
1 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。
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
石油化工基础
目录
1. 催化裂化工艺特点 2. 催化裂化生产原理 3. 催化裂化工艺流程 4. 催化裂化新技术
前言
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
催化裂化
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）
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。
2 Part
催化裂化生产原理
2 催化裂化催化剂
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。
2 Part
催化裂化生产原理
2 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。
3
Part
催化裂化工艺流程
The technical process of catalytic cracking