双提升管催化裂化
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的1/3左右
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
➢青岛石化厂提升管沿程取样得到类似产物分布结果，重 油轻质化反应在提升管底部基本完成，同时催化剂失活
Conversion & Heavy oil yield, wt%
Product selectivity, wt%
100
80
重油转化率及收率
60
Conversion
原料油 K0
K3
K2
焦炭+干气
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
Weekman三集总模型汽油产率与转化率的关系式为：
y2
r2
r1 r2 e y1
1 [
r2
er2
y1 r2
r2
e y1
Ein(r2
)
Ein(
r2 y1
)]
初始选择性比： r1
K1 K0
原料裂化为汽油的速度常数 原料裂化速度常数
极影响
V V1 V2 xA,1 dxA xA,2 dxA
FA0 FA0 FA0 0 (rA )1 xA,1 (rA )2
若反应速率为连续函数，则这种改变对反应结果没有影响。
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
Weekman三集总模型的修正
目的
汽油+柴油
产物
K1
汽+液化油气
40
20
Heavy oil yield
0
0
10
20
30
40
Riser Height, m
70
60
Gasoline selectivity
50
40
Diesel Oil selectivity
30
20
10
汽柴油的选择性
0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Riser Height, m
再次减小后继续反应，可有效抑制汽油裂化增强的倾向
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
特点： 分段反应 催化剂接力 短反应时间 较高剂油比
这些特点是针对常规提升管催化裂化的弊端提 出的，为便于解释，我们首先看看常规提升管催化裂 化存在的问题
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
70 60 50 40 30 20 10 0
0
时间,s 0
各产物产率及转化率，％wt
十三集总模型模拟计算结果
转化率 汽油
过度裂化比：
r2
K2 K0
汽油裂化速度常数 原料裂化速度常数
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
模型假定催化剂结焦后，原料裂化和汽油裂化的速度常
数同等下降。因此选择性不变，即过裂化比 r2 保持不变
实际催化裂化反应过程中，催化剂的选择性不断下降，
汽油裂化反应所占的比例逐渐增加， r2 相应逐渐增大 两段催化裂化在第二段及时更换催化剂，使过裂化比 r2
两段提升管催化技术
的理论、应用与发展
中国石油大学(华东) 化学化工学院
汇报内容
1. 两段提升管催化裂化（TSRFCC）介绍 2. 两段提升管催化裂化的工业应用 3. 两段提升管催化技术多产丙烯（TSRMP）研究 4. 两段提升管催化裂解（TSRCP）生产丙烯和乙烯 5. 小 结
1. 两段提升管催化裂化介绍
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
➢青 岛 石 化 厂 提 升 管 沿程取样得到类似 产物分布结果，重 油轻质化反应在提 升管底部基本完成， 同时催化剂失活严 重
Microactivity, wt%
60
催化剂活性沿提升管高度变化
50
40
Extraction with n-C H & CCl -C H OH
5 12
Βιβλιοθήκη Baidu
4 25
30
Stream stripping
20
Extraction with n-C H
5 12
Oily Catalyst
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Riser Height, m
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
（1）提升管过长，反应时间长，过裂化，恶化产物分布 （2）催化剂在提升管中后段因活性低导致催化作用减弱，热反应加剧 （3）新鲜原料与回炼油吸附、反应性能不同，在同一个反应器内进行
一段进新鲜原料 二段进回炼油
催化剂两路循环 一段、二段进料 都与再生剂接触
避免恶性竞争
根据各自反应特点，确定 反应条件
提高了提升管内催化剂的 整体活性，强化了催化反 应，有利于抑制热反应
短反应时间 较高剂油比
控制反应时间， 保证轻油收率最 大时终止反应
两路循环
优化两段转化率
减少目的产物的过裂化， 改善产物分布
反应，存在恶性竞争： 回炼油馏程窄、芳烃含量高，易气化、吸附，但难反应 新鲜原料含高沸点组分，易反应，但难气化、吸附
曾试图采用新鲜原料、回炼油分层进料解决这个问题，但效果有限 （4）提高反应的剂油比受到一定的局限
针对常规提升管的弊端，提出了两段提升管催化裂化的概念
1.3 两段提升管催化裂化的原理
分段反应 催化剂接力
柴油 气体
焦炭
10
20
30
40
提升管反应器高度，m
1
2 34
➢催化裂化反应快、催化剂失活快， 目的产品为中间产物
➢原料在10m前大部分都已转化， 转化率继续上升主要是柴油进一 步转化的贡献
➢柴油收率在10m前达到最大，汽 油收率在25m后升幅有限，轻油 收率在15m左右达到最大
➢气体和焦炭逐渐增加 50 ➢催化剂活性在10m前即降到原来
两段技术具有较高的操作灵活性：常规提升管只有2个控制点（进 口和出口），而两段提升管有4个控制点：一段进出口、二段进出口
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—平推流模型
平推流反应器的设计方程
催化裂化反应速率方程可表示为
rA kCAa
将该FVA反0 应器0x改A 成dxr总AA 体积相同的两个反应即器便串不变联考化虑，二仅段催反化应剂反温活应度性就和提将组高产成，生的对积
两段建立了新的热平衡， 有利于剂油比的提高
1.3 两段提升管催化裂化的原理
较高剂 油比
催化剂 接力
分段 反应
四个特点相互依托
短反应 时间
分段反应、催化剂接力和较高剂油比， 从而提高提升管内催化剂动态活性， 通过控制反应时间，适时终止反应， 使在保证重油转化的前提下提高轻油 收率和改善产物分布成为可能
二段提升管
1.1 TSRFCC 概念及特点
一 段 提 升 管
沉
新 鲜
降 器
料
一段进新鲜原料，二段进回
炼油；均与高活性再生剂接
再
生 触反应；两段都在轻油收率
器
最大时结束反应，保证目的
产物收率最大化。
循
环
烧
油
焦
罐
在有汽油降烯烃需求的 情况下，可在二段进行汽油 回炼改质
两段提升管催化裂化示意图
1.1 两段提升管催化裂化概念及特点
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
➢青岛石化厂提升管沿程取样得到类似产物分布结果，重 油轻质化反应在提升管底部基本完成，同时催化剂失活
Conversion & Heavy oil yield, wt%
Product selectivity, wt%
100
80
重油转化率及收率
60
Conversion
原料油 K0
K3
K2
焦炭+干气
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
Weekman三集总模型汽油产率与转化率的关系式为：
y2
r2
r1 r2 e y1
1 [
r2
er2
y1 r2
r2
e y1
Ein(r2
)
Ein(
r2 y1
)]
初始选择性比： r1
K1 K0
原料裂化为汽油的速度常数 原料裂化速度常数
极影响
V V1 V2 xA,1 dxA xA,2 dxA
FA0 FA0 FA0 0 (rA )1 xA,1 (rA )2
若反应速率为连续函数，则这种改变对反应结果没有影响。
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
Weekman三集总模型的修正
目的
汽油+柴油
产物
K1
汽+液化油气
40
20
Heavy oil yield
0
0
10
20
30
40
Riser Height, m
70
60
Gasoline selectivity
50
40
Diesel Oil selectivity
30
20
10
汽柴油的选择性
0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Riser Height, m
再次减小后继续反应，可有效抑制汽油裂化增强的倾向
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
特点： 分段反应 催化剂接力 短反应时间 较高剂油比
这些特点是针对常规提升管催化裂化的弊端提 出的，为便于解释，我们首先看看常规提升管催化裂 化存在的问题
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
70 60 50 40 30 20 10 0
0
时间,s 0
各产物产率及转化率，％wt
十三集总模型模拟计算结果
转化率 汽油
过度裂化比：
r2
K2 K0
汽油裂化速度常数 原料裂化速度常数
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型
模型假定催化剂结焦后，原料裂化和汽油裂化的速度常
数同等下降。因此选择性不变，即过裂化比 r2 保持不变
实际催化裂化反应过程中，催化剂的选择性不断下降，
汽油裂化反应所占的比例逐渐增加， r2 相应逐渐增大 两段催化裂化在第二段及时更换催化剂，使过裂化比 r2
两段提升管催化技术
的理论、应用与发展
中国石油大学(华东) 化学化工学院
汇报内容
1. 两段提升管催化裂化（TSRFCC）介绍 2. 两段提升管催化裂化的工业应用 3. 两段提升管催化技术多产丙烯（TSRMP）研究 4. 两段提升管催化裂解（TSRCP）生产丙烯和乙烯 5. 小 结
1. 两段提升管催化裂化介绍
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
➢青 岛 石 化 厂 提 升 管 沿程取样得到类似 产物分布结果，重 油轻质化反应在提 升管底部基本完成， 同时催化剂失活严 重
Microactivity, wt%
60
催化剂活性沿提升管高度变化
50
40
Extraction with n-C H & CCl -C H OH
5 12
Βιβλιοθήκη Baidu
4 25
30
Stream stripping
20
Extraction with n-C H
5 12
Oily Catalyst
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Riser Height, m
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
（1）提升管过长，反应时间长，过裂化，恶化产物分布 （2）催化剂在提升管中后段因活性低导致催化作用减弱，热反应加剧 （3）新鲜原料与回炼油吸附、反应性能不同，在同一个反应器内进行
一段进新鲜原料 二段进回炼油
催化剂两路循环 一段、二段进料 都与再生剂接触
避免恶性竞争
根据各自反应特点，确定 反应条件
提高了提升管内催化剂的 整体活性，强化了催化反 应，有利于抑制热反应
短反应时间 较高剂油比
控制反应时间， 保证轻油收率最 大时终止反应
两路循环
优化两段转化率
减少目的产物的过裂化， 改善产物分布
反应，存在恶性竞争： 回炼油馏程窄、芳烃含量高，易气化、吸附，但难反应 新鲜原料含高沸点组分，易反应，但难气化、吸附
曾试图采用新鲜原料、回炼油分层进料解决这个问题，但效果有限 （4）提高反应的剂油比受到一定的局限
针对常规提升管的弊端，提出了两段提升管催化裂化的概念
1.3 两段提升管催化裂化的原理
分段反应 催化剂接力
柴油 气体
焦炭
10
20
30
40
提升管反应器高度，m
1
2 34
➢催化裂化反应快、催化剂失活快， 目的产品为中间产物
➢原料在10m前大部分都已转化， 转化率继续上升主要是柴油进一 步转化的贡献
➢柴油收率在10m前达到最大，汽 油收率在25m后升幅有限，轻油 收率在15m左右达到最大
➢气体和焦炭逐渐增加 50 ➢催化剂活性在10m前即降到原来
两段技术具有较高的操作灵活性：常规提升管只有2个控制点（进 口和出口），而两段提升管有4个控制点：一段进出口、二段进出口
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—平推流模型
平推流反应器的设计方程
催化裂化反应速率方程可表示为
rA kCAa
将该FVA反0 应器0x改A 成dxr总AA 体积相同的两个反应即器便串不变联考化虑，二仅段催反化应剂反温活应度性就和提将组高产成，生的对积
两段建立了新的热平衡， 有利于剂油比的提高
1.3 两段提升管催化裂化的原理
较高剂 油比
催化剂 接力
分段 反应
四个特点相互依托
短反应 时间
分段反应、催化剂接力和较高剂油比， 从而提高提升管内催化剂动态活性， 通过控制反应时间，适时终止反应， 使在保证重油转化的前提下提高轻油 收率和改善产物分布成为可能
二段提升管
1.1 TSRFCC 概念及特点
一 段 提 升 管
沉
新 鲜
降 器
料
一段进新鲜原料，二段进回
炼油；均与高活性再生剂接
再
生 触反应；两段都在轻油收率
器
最大时结束反应，保证目的
产物收率最大化。
循
环
烧
油
焦
罐
在有汽油降烯烃需求的 情况下，可在二段进行汽油 回炼改质
两段提升管催化裂化示意图
1.1 两段提升管催化裂化概念及特点