炼油催化剂基础
石油炼制技术：催化剂性能
二、催化剂性能
加氢处理催 化剂
加氢裂化催 化剂
催化剂的预 硫化
催化剂再生
（一）加氢处理催化剂
最主要作用：脱除S、N、O、M；烯烃饱和
催化剂活性顺序： 加氢饱和： Pt、Pd＞W-Ni ＞Mo-Ni ＞Co-Mo ＞W-Co 加氢脱硫： Co-Mo ＞ Mo-Ni ＞ W-Ni ＞W-Co 加氢脱氮： W-Ni ＞ Mo-Ni ＞ Co-Mo ＞ W-Co 活性组分为硫化态：所以要求循环氢中保持一定的H2S浓度及 氢分压 最常用的载体：活性氧化铝
➢ 再生方式：器内再生或器外再生;大多采用器外再生。
➢ 再生介质：水蒸气和空气
氮气+空气
➢ 水蒸气做热载体的再生过程简单易行，但长时间用水蒸气
处理催化剂会使担体氧化铝的结晶状态发生变化
➢ 用氮气作稀释剂的再生过程，在经济上要贵一些，但对催
化剂的保护作用效果较好，而且污染也较少
➢ 再生时要机械沉积物 ④ 催化剂结构发生变化：烧结、破碎
7
➢ 催化剂失活的各种原因带来的后果是不同的：
结焦而失活可以用烧焦的方法再生； 金属中毒的催化剂不能再生； 催化剂顶部的沉积物（反应器压降上升），撇头处理
➢ 催化剂的再生就是把沉积在催化剂表面上的积炭用空气烧
掉，再生后的催化剂活性可以恢复到原来的水平
催化剂的预硫化效果取决于硫化条件，即温度、时间、H2S 分压、硫化剂的浓度及种类等，其中H2S浓度和温度对硫化 过程影响最大 (280~320℃最佳)
（四）催化剂的失活再生 ① 由于原料要部分地发生裂解和缩合反应，催化剂表面
逐渐被积炭覆盖，使它的活性降低 积炭引起的失活速度与催化剂性质、所处理原料的 馏分组成及操作条件有关
石油炼制技术之催化剂性能介绍课件
01
催化剂性能对催化反应的选择性有重要影响
02
高性能催化剂可以提高催化反应的选择性
03
选择性是衡量催化剂性能的重要指标之一
04
提高催化反应的选择性可以降低能耗和减少副产物
催化反应的转化率
催化剂性能对催化 反应的转化率有重 要影响
高性能催化剂可以 提高催化反应的转 化率
催化剂性能的稳定 性对催化反应的转 化率有直接影响
催化剂性能测试方 法
实验室测试方法
活性测试：测量催化剂 在特定条件下的活性， 如反应速率、转化率等
01
稳定性测试：测量催化 剂在长时间使用过程中 的稳定性，如失活速率、 寿命等
03
02
选择性测试：测量催化 剂在不同反应条件下的 选择性，如产物分布、 副产物生成等
04
毒物测试：测量催化剂 在特定毒物存在下的性 能变化，如活性降低、 选择性降低等
催化剂的选择和设 计对催化反应的转 化率有重要影响
1
2
3
4
催化反应的能耗与环保性能
01
催化剂性能对 能耗的影响： 高性能催化剂 可以降低能耗， 提高生产效率
02
催化剂性能对 环保性能的影 响：高性能催 化剂可以减少 废气、废水等 污染物排放， 降低环境污染
03
催化剂性能对 生产成本的影 响：高性能催 化剂可以提高 生产效率，降
低生产成本
04
催化剂性能对 生产安全的影 响：高性能催 化剂可以提高 生产安全性， 降低生产事故
风险
谢谢
工业现场测试方法
01
反应器测试：在工业反应器 中进行催化剂性能测试，模 拟实际生产条件
02
固定床测试：在固定床反应 器中进行催化剂性能测试， 适用于小规模生产
石油加工中的催化剂应用技术
石油加工中的催化剂应用技术石油加工中催化剂应用技术石油加工是重要的工业生产过程之一，能否高效率、高质量进行石油加工，其中催化剂起到了重要的作用。
催化剂是指能够加速化学反应速率的物质，其应用技术在石油加工领域发挥着重要的作用。
本文将探讨石油加工中催化剂的应用技术。
第一节：催化剂的基本原理催化剂能够加速化学反应速率的原因在于其能改变反应物分子之间的能垒，从而降低反应的活化能。
催化剂与反应物质之间发生物理或化学作用，形成中间产物，并在反应结束后再次释放出来。
催化剂在反应中起到调控化学反应过程的作用，从而实现在较低的温度和压力下进行高效的催化反应。
第二节：催化剂在石油加工中的应用2.1 裂化催化剂裂化催化剂是石油加工中最常用的催化剂之一。
石油在高温和催化剂作用下，通过裂化反应将长链烷烃分解为较低碳数的烷烃、烯烃和芳烃。
裂化催化剂通常是由沸石等成分组成，其具有优异的酸性能和孔隙结构。
通过调节催化剂的成分和结构，可以实现对石油分子结构的调控，使其在生产中得到更高附加值的产物。
2.2 加氢催化剂在石油加工的过程中，存在某些不饱和化合物或含有杂质的原料，这些物质会降低燃料的质量和对设备的腐蚀性。
为了解决这一问题，加氢催化剂应运而生。
加氢催化剂主要是通过在高压和适宜温度下引入氢气，使其与原料中的不饱和化合物或杂质发生反应，将其转化为饱和化合物。
加氢催化剂一般由金属和氧化物等成分组成，通过合理的调控催化剂成分和结构，可以实现高效的去除杂质的目的，提高燃料质量。
2.3 氨制氢催化剂氨制氢催化剂是石油加工中重要的催化剂之一。
石油加工过程中，需要大量的氢气用于脱硫、加氢等反应。
氨制氢催化剂主要通过将天然气与水蒸气一起进料到合适的工艺设备中，经过反应产生氢气。
催化剂通常由铁镍或铁钼等金属成分组成，通过合理的调控氨合成反应条件和催化剂的选择，可以提高氢气产量和使用效率。
第三节：催化剂应用技术的优势和发展催化剂应用技术在石油加工中具有以下优势：3.1 降低能耗：催化剂能够在较低温度和压力下发生反应，从而降低石油加工中所需的能耗，减少生产成本。
炼油催化剂的开发和应用研究
炼油催化剂的开发和应用研究炼油是将原油转化成不同类型的石油产品的过程。
为使这一过程顺利进行，科学家们发明了炼油催化剂。
这种化学物质可以在反应过程中促进化学反应，加速反应速度，并提高产物选择性。
在本文中，我们将探讨炼油催化剂的开发和应用研究。
一、炼油催化剂的分类目前，炼油催化剂的分类主要有以下两种：1. 基于酸/碱性质的催化剂。
这种催化剂的主要作用是促进化学反应的酸性或碱性中心。
2. 基于金属催化的催化剂。
这种催化剂主要由金属或金属氧化物组成。
在反应过程中，它们可作为电子接受剂或给体，从而实现化学反应的催化作用。
二、炼油催化剂的开发炼油催化剂的开发是石油工业中的一个重要研究领域。
为了创造出更高效，更具选择性的催化剂，科学家们进行了许多研究。
他们正在开发许多新材料，以改善催化剂的稳定性和选择性。
1. 物理性能的改善在炼油催化剂的开发过程中，科学家们正在关注提高其物理性质。
他们正在探索像粒径，比表面积，孔径大小和量子力学等物理属性的改进对催化剂性能的影响。
2. 比对模拟和高通量技术的应用比较模拟和高通量技术已被广泛应用来加速催化剂开发的过程。
这些工具可以模拟化学反应的过程，预测催化剂表现，同时节省了大量的时间和人力成本。
3. 催化剂的形貌学控制研究员们正在探索如何控制催化剂的形貌学，以改善催化剂的活性和选择性。
通过使用不同的合成试剂和温度，研究员可以改变催化剂的形状和大小，从而影响其性质。
三、炼油催化剂的应用研究催化剂广泛应用于各种石油加工流程工艺中，其中最重要的是催化裂化、重油加氢和醚化反应。
1. 催化裂化炼油催化裂化是通过将高分子的长链烃分解为较短的链烃和芳香烃的过程。
催化剂在此过程中发挥着关键的作用，主要作用是促进裂化反应的进行。
现代炼油技术中，催化裂化是生产高辛烷值汽油的关键过程。
2. 重油加氢氢化作为一种重要的加工方法在炼油工业中广泛应用，其中最重要的工艺就是重油加氢。
该过程通过将重油原料与氢气反应，生成更高价值的产品，如液化石油气和轻油。
炼油催化剂的制备及其催化特性研究
炼油催化剂的制备及其催化特性研究炼油催化剂是一种广泛应用于石油化工领域的重要催化剂，其制备和研究备受关注。
本文将从炼油催化剂的起源出发，介绍炼油催化剂的制备方法，并探讨其催化特性研究。
一、炼油催化剂的起源炼油催化剂的研究可以追溯到20世纪初。
当时，欧洲和美国的煤气制造和素对加工行业的发展需要克服传统加工过程中的难题。
由于石油质量不同，难以产生一种通用的燃料，炼油工业更是面临不同的燃料问题。
石油的直接加工能力有限，而转化为高辛烷值的汽油就是催化剂处理的结果。
因此，以提高汽油机气体燃料性质为目标，开发了促进反应的炼油催化剂。
二、炼油催化剂的制备方法炼油催化剂的制备方法多种多样，其中最常用的是多次浸渍法和共沉淀法。
多次浸渍法是向载体中浸渍金属溶液，然后干燥、焙烧等步骤反复进行。
共沉淀法是将金属物质减少到阳离子形式，然后用碱性沉淀剂成形，焙烧得到催化剂。
其他制备方法还包括物理蒸发法、电化学沉积法等。
三、炼油催化剂的催化特性研究炼油催化剂的主要催化反应包括裂化、氢化、重整和脱氮等。
通过研究催化剂的催化特性，可以确定催化剂在特定反应条件下反应的效果和机理。
3.1 裂化反应裂化反应是将较长的烃分子裂解成较短的烃分子的过程。
主要的催化剂是沸石和γ-Al2O3。
研究发现，催化剂的空隙结构对裂化反应的选择性和反应速率有重要影响。
此外，适当的金属添加可以提高催化剂的稳定性和活性。
3.2 氢化反应氢化反应是将不饱和键还原成饱和键的反应。
主要的催化剂是氧化铜、氧化锌和Ni-Mo等。
研究表明，催化剂的金属含量和分布、载体的硬度、微孔和亲水性等因素对催化剂活性有影响。
3.3 重整反应重整反应是将低辛烷值的烷基芳烃转化成高辛烷值的芳烃的过程。
主要的催化剂是Pt、Pd、Ir等。
研究发现，催化剂的金属含量和粒度、载体的孔径和总面积等因素对催化剂活性有影响。
3.4 脱氮反应脱氮反应是将含有氮原子的芳烃降低其氮含量的过程。
主要的催化剂是Pt和Pd。
炼油工艺中的催化剂设计与优化
炼油工艺中的催化剂设计与优化第一章催化剂介绍催化剂是炼油工艺中至关重要的一部分。
它们在化学反应中起着关键的作用，能够加速反应速率并提高反应产物的选择性和收率。
催化剂的设计与优化是炼油工程中的一个关键问题，对于提高反应的效率、降低能耗以及减少环境污染具有重要意义。
第二章催化剂的设计原理催化剂的设计需要考虑两方面的因素：反应机理和催化剂的物理化学性质。
首先，研究人员需要了解反应的机理和动力学特性，包括反应物之间的相互作用、活性中心的位置以及反应过渡态的构型。
其次，还需要考虑催化剂的表面性质，包括催化剂的比表面积、孔径分布、晶体结构以及催化剂与活性物种之间的相互作用等。
第三章催化剂的优化方法为了设计出更高效的催化剂，研究人员采用了许多优化方法。
其中一种常用的方法是改变催化剂的物理化学性质，例如通过调控催化剂的组成、晶体结构以及表面形貌来改善其催化性能。
另外，通过改变催化剂的前驱物的物理化学性质，也可以有效地改变催化剂的性能。
此外，还可以通过调节反应条件来优化催化剂的性能，包括温度、反应物浓度、催化剂的负载量以及反应时间等因素。
第四章催化剂的表征方法催化剂的表征是催化剂设计和优化的关键环节。
准确的表征结果可以提供催化剂结构以及催化反应机理的有价值信息。
常用的表征方法包括X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）以及比表面积测量等。
这些表征方法可以定量分析催化剂的晶体结构、晶胞参数以及孔径分布等特性。
第五章催化剂的应用案例催化剂的设计与优化已经在炼油工艺中得到了广泛的应用。
例如，催化裂化是一种重要的炼油工艺，通过在高温和高压条件下使用催化剂可以将重质原油转化为轻质燃料和石化产品。
此外，催化重整、气化和催化加氢等过程也都需要催化剂来提高反应的效率和选择性。
结论催化剂设计与优化在炼油工艺中具有重要意义。
通过深入研究反应机理和催化剂的物理化学性质，可以设计出更高效、更选择性的催化剂。
炼油催化剂的设计与制备
炼油催化剂的设计与制备炼油催化剂是一种化学材料，它在石油加工过程中起到重要的作用。
它可以加快石油化学反应的速度，提高反应效率，并减少不必要的反应产物。
催化剂的设计和制备过程中涉及到多个因素，例如催化剂的成分、形状和特性等。
在本文中，我们将研究炼油催化剂的设计和制备过程中的一些关键因素。
一、催化剂成分的选择设计炼油催化剂的第一步是选择正确的催化剂成分。
催化剂成分的选择将影响炼油反应的速度、选择性和稳定性。
通常来说，催化剂成分应该包含一种或多种有效的催化剂物质和一些助催化剂。
这些催化剂物质和助催化剂应该是可再生的，并且能够承受高温、高压和腐蚀性物质的影响。
二、催化剂形状的选择在选择催化剂成分之后，下一步就是选择催化剂的形状。
催化剂的形状将决定催化剂表面积、孔隙结构和局部反应率。
通常来说，炼油催化剂可以采用不同形状的注入器，例如球形、圆柱形或拉长形。
这些注入器的选择取决于炼油反应器的类型和操作条件。
三、催化剂的制备催化剂的制备过程包括催化剂成分的混合、均质化和固化等步骤。
在混合和均质化过程中，催化剂成分将被均匀地分散在载体中。
这可以通过机械混合、浸润和高压混合等技术来实现。
在固化过程中，催化剂成分将与载体形成一个坚固的结构。
四、催化剂的调节炼油催化剂的性能可以通过催化剂的调节来实现。
催化剂的调节包括催化剂的与载体、活性组分和物理结构的调整。
在炼油催化剂的循环使用过程中，催化剂活性可能会降低，因此需要进行再生。
催化剂再生的过程包括催化剂与空气的接触、催化剂的清洗和再次固化等步骤。
总之，炼油催化剂的设计和制备是一个非常复杂的过程。
催化剂成分的选择将直接影响催化剂的表现，而催化剂的形状和物理结构将确定催化剂的微观性质。
催化剂在炼油过程中需要经过再生或调整等步骤来维持其活性和可用性。
因此，对于化学工程师和催化剂制备者来说，深入了解炼油催化剂的设计和制备过程非常重要。
石油加工工艺中的催化剂研究
石油加工工艺中的催化剂研究第一章催化剂的概述石油加工工艺中催化剂是一种主要的生产工具，它能够提高反应速率，降低反应温度，节约原材料和能源，改善反应选择性等。
在石油炼制过程中，催化剂广泛应用，如催化重油裂解，催化制取乙烯等。
第二章催化剂的分类催化剂可以按照纯的物理状态分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂；也可以依据催化剂参与反应的种类分为氧化剂，选择性催化剂，还原剂和GAN（Gas-Atomized Nanocatalysts，气体雾化纳米催化剂）等。
第三章催化剂的性质催化剂既具有化学性质也具有物理性质，其中最重要的是催化剂的催化性质。
催化剂的催化性质是指催化剂参与反应并可提高反应速率。
此外，催化剂的化学活性、晶体结构、吸附性能、分散度等性质，也对催化剂的催化性能起重要作用。
第四章催化剂在石油加工中的应用4.1 FCC催化剂FCC催化剂是指用于催化重油裂解的催化剂。
经过近50年的不断提高，该种技术已成为石油化工行业中最重要的技术之一。
FCC催化剂的研究主要集中在两方面：一方面是开发新型催化剂，改善催化剂的热稳定性、机械强度和抗微粉侵蚀性等性能，另一方面是改进工艺，减少积碳和提高产物选择性等。
4.2 加氢催化剂加氢催化剂是指一类可将烯烃或烃烃类物质加氢成饱和物质的催化剂。
常用的加氢反应有重油加氢，合成氨等。
加氢催化剂需要具备良好的选择性和稳定性，并要求具有较高的反应活性和可再生性。
4.3 燃料裂解催化剂燃料裂解催化剂是指一类可将燃料分子分解的催化剂，如转化液化煤，制取合成气等。
该种催化剂的研究主要集中在提高催化剂的热稳定性和机械强度，同时降低生产成本和提高产物选择性。
第五章催化剂的研究与发展趋势随着现代催化科学的发展和应用需求的不断提高，石油加工催化剂的研究和发展越来越受到人们的关注。
未来的研究方向主要包括利用先进的催化材料，如基于静电交换的催化剂、均相催化剂、纳米催化剂等，以及研究新型加工途径和反应过程，如新型反应器设计、反应条件优化等。
炼油工艺及催化剂方案
以丙烷做溶剂时，根据溶解过程的分子相似原理，渣 油中相对分子质量较小的饱和烃和芳烃较易溶解，而 胶质和沥青质较差，甚至不溶。从分子极性大小来看 也是饱和烃的溶解度最大，芳烃次之，胶质又次之， 而沥青质基本不溶。
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一、石油及加工产品的性质
2、石油的馏分组成
<200℃(或180℃ )：汽油馏分或石脑油馏分 200℃ (或180℃ ) ~350℃：煤柴油馏分或常压瓦斯 油(AGO) 350℃~500℃ ：润滑油馏分或减压瓦斯油(VGO) (减压下进行蒸馏，换算为常压馏程) >500℃：减压渣油(VR) 我国原油具有汽油含量低，渣油含量高的特点
基准 基准 基准 基准 基准 基准
基准+30~ 相同
1.5~2倍 较长 较低 较多
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二、石油炼制工艺
3、加氢裂化
加氢裂化是重质油轻质化的一种工艺方法。
加工原料广泛，可处理轻柴油，重柴油，焦化蜡油、 减压馏分油和催化裂化循环油，还可以加工渣油、页 岩油等。
选择不同的工艺路线、调整操作条件、或更换催化剂 ，就可生产不同品种、不同质量要求的产品，如液化 气、汽油、石脑油、航空煤油、灯油、轻柴油、润滑 油和某些特种油料等。
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二、石油炼制工艺
催化裂化工艺技术
催化裂化增产轻质油技术
TSRFCC、SCT、MSCC
催化裂化生产清洁汽油技术
催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术 MIP、CGP、 FDFCC
炼油催化剂成分是什么
炼油催化剂成分是什么炼油催化剂作为炼油工业中的重要材料，起着至关重要的作用。
它是一种能够加速化学反应速率的物质，常常用于炼油过程中，有助于促进原油转化为汽油、柴油等高值产品的生产。
炼油催化剂主要由若干种成分组成，下面将介绍其中的几种主要成分。
首先，催化剂的主要成分之一是载体。
载体是催化剂的基础，有助于提供表面活性位点，增加催化剂的稳定性和活性。
常用的载体材料包括氧化铝、硅胶等。
氧化铝是一种常用催化剂载体，具有良好的物理化学性能，能够提供丰富的表面活性位点，增强催化剂的催化活性和选择性。
硅胶是另一种常见的催化剂载体，具有很高的比表面积和孔隙体积，有利于扩大反应面积，提高催化效果。
其次，催化剂的活性组分也是组成催化剂的重要成分之一。
活性组分是指能够加速化学反应速率的活性物质。
常见的活性组分包括金属、金属氧化物等。
金属催化剂具有良好的催化活性和选择性，可以促进反应的进行。
例如，铂、钯等贵金属催化剂在炼油催化剂中被广泛应用。
金属氧化物催化剂也是一类常见的活性组分，如氧化铜、氧化钛等，在炼油催化剂中起到了重要的催化作用。
此外，促进剂也是炼油催化剂中的重要成分之一。
促进剂是一种能够增强催化剂活性和选择性的物质。
常见的促进剂包括铁、钠、钾等。
铁催化剂具有很高的活性，可以提高催化剂的催化效果。
钠、钾等促进剂可以增强催化剂的稳定性，延长其使用寿命。
促进剂的添加能够显著改善催化剂的性能，提高炼油过程的效率。
最后，稳定剂也是炼油催化剂中的关键成分之一。
稳定剂能够抑制催化剂的失活，延长催化剂的使用寿命。
常见的稳定剂包括氧化锆、硅酸盐等。
氧化锆可以提高催化剂的耐高温和耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
硅酸盐稳定剂能够防止催化剂的聚结和活性组分的溶出，保持催化剂的稳定性和活性。
综上所述，炼油催化剂是由若干种成分组成的复杂体系。
其中，载体、活性组分、促进剂和稳定剂是催化剂的主要成分。
这些成分相互协作，共同发挥催化作用，促进炼油过程中的化学反应的进行。
石油炼制工艺及相关催化剂简介
7
二、石油炼制工艺
图2. 燃料-化工型加工流程
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二、石油炼制工艺
图3. 燃料-润滑油型加工流程
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二、石油炼制工艺
1、常减压蒸馏
原油通过常减压蒸馏装置被分割为一次加工产 品和二次加工原料。
一次加工产品包括：直馏汽油、煤油、轻柴油 或重柴油馏分及润滑油馏分等，经过适当的精制 和调配便可成为合格的石油产品；
由于渣油黏度高，密度大，氢碳比低，残炭值高，含 有大量的金属、硫、氮及胶质、沥青质，固定床渣油 加氢催化剂催化剂一般需要加氢保护剂（HG）、加 氢脱金属剂（HDM）、加氢脱硫剂（HDS）、加氢 脱氮剂（HDN）及加氢脱残炭（HDCCR）等多种催 化剂的级配以达到加氢效果。
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二、石油炼制工艺
催化裂化工艺技术
催化裂化增产轻质油技术
TSRFCC、SCT、MSCC
催化裂化生产清洁汽油技术
催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术 MIP、CGP、 FDFCC
催化裂化多产低碳烯烃技术
DCC、MIO、MGG、ARGG、MGD
重质、劣质原料的催化裂化技术－DNCC
应用实例：
中国石化开发的渣油加氢与RFCC 联合优化技术
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二、石油炼制工艺
氢气
加氢反应器
循环氢压缩机
加热炉
循环气
洗涤
硫化氢
原料油
原料泵
分离器
干气
液化气
催化汽油 催 化 催化轻柴油 裂 化
油浆
催化重柴油 ＋循环油
石油炼制工艺及相关催化剂简介
2020年4月29日星期三
目录
1 原油及石油加工产品介绍 2 石油炼制工艺 3 石油炼制催化剂
一、石油及加工产品的性质
1、原油的基本性质
元素组成： C（83％～87 ％）、H（11％～14％）、S（ 0.06％～0.8％）、N（0.02％～1.7％）、O（0.08％～1.82 ％）、Ni、V、Fe 等。
2、石油的馏分组成
<200℃(或180℃ )：汽油馏分或石脑油馏分 200℃ (或180℃ ) ~350℃：煤柴油馏分或常压瓦斯 油(AGO) 350℃~500℃：润滑油馏分或减压瓦斯油(VGO) ( 减压下进行蒸馏，换算为常压馏程) >500℃：减压渣油(VR) 我国原油具有汽油含量低，渣油含量高的特点
二、石油炼制工艺
3、加氢裂化
加氢裂化是重质油轻质化的一种工艺方法。
加工原料广泛，可处理轻柴油，重柴油，焦化蜡油、 减压馏分油和催化裂化循环油，还可以加工渣油、页 岩油等。
选择不同的工艺路线、调整操作条件、或更换催化剂 ，就可生产不同品种、不同质量要求的产品，如液化 气、汽油、石脑油、航空煤油、灯油、轻柴油、润滑 油和某些特种油料等。
操作条件
反应温度 再生温度 剂油比 停留时间 油气分压 雾化蒸汽量
常规FCC
DCC
重油
重油，最好是石蜡基重油
各种类型的Y型分子筛催化剂 改性五元环沸石催化剂
提升管 基准 基准 基准 基准
提升管和/或床层 相同
高气/液比 较大 较大
基准 基准 基准 基准 基准 基准
基准+30~ 相同
1.5~2倍 较长 较低 较多
相对密度一般介于0.80~0.98之间，产地不同则性质不同。 物质组成：烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物。 按原油化学特性分类，可将原油分为石蜡基（以直链烷烃
炼化催化剂
炼化催化剂催化剂是一种能够加速化学反应速度的物质。
在许多工业过程中，催化剂被广泛应用于炼化和催化转化等领域。
炼化催化剂是一种特殊类型的催化剂，主要用于炼油过程中的裂化、重整和加氢等反应。
一、炼化催化剂的概述炼化催化剂是指在炼油工艺中用于催化反应的物质。
它可以提高反应速率、降低反应温度和增加产物选择性。
炼化催化剂通常由活性组分和载体组分组成。
活性组分是催化反应的关键组成部分，而载体组分则提供催化剂的稳定性和表面积。
二、炼化催化剂的制备炼化催化剂的制备是一个复杂的过程，需要考虑催化剂的活性、选择性和稳定性。
常见的制备方法包括浸渍法、共沉淀法和气相沉积法等。
浸渍法是最常用的制备方法之一，它通过将金属盐或氧化物溶解在溶剂中，然后将载体浸泡在溶液中，最后通过干燥和煅烧等步骤得到催化剂。
三、炼化催化剂的应用炼化催化剂在炼油工艺中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 裂化催化剂裂化是将重质石油馏分转化为轻质产品的过程。
裂化催化剂可以加速裂化反应，提高产物收率和选择性。
常用的裂化催化剂主要包括酸性催化剂和多孔催化剂。
2. 重整催化剂重整是将低辛烷值石脑油转化为高辛烷值汽油的过程。
重整催化剂可以提高汽油的辛烷值和抗爆性能。
常用的重整催化剂主要包括贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。
3. 加氢催化剂加氢是将硫、氮等有害物质转化为无害物质的过程。
加氢催化剂可以加速加氢反应，降低有害物质含量。
常用的加氢催化剂主要包括贵金属催化剂和硫化物催化剂。
4. 脱氢催化剂脱氢是将烷烃转化为烯烃的过程。
脱氢催化剂可以提高烯烃的产率和选择性。
常用的脱氢催化剂主要包括贵金属催化剂和氧化物催化剂。
四、炼化催化剂的性能评价炼化催化剂的性能评价是判断催化剂优劣的关键指标。
常用的性能评价指标包括活性、选择性、稳定性和抗中毒性等。
活性是催化剂对目标反应的催化活性，选择性是催化剂对目标产物的选择性，稳定性是催化剂在长时间运行中的稳定性，抗中毒性是催化剂对有害物质的抗毒性。
炼油中的催化技术和催化剂设计
炼油中的催化技术和催化剂设计炼油是将原油转化为有用产品的一个重要过程。
为了提高产品质量和能源利用效率，催化技术被广泛应用于炼油中。
催化技术通过引入催化剂，加速反应速率和降低反应温度，从而实现了高效、节能、环保的炼油过程。
在本文中，我们将讨论炼油中的催化技术和催化剂设计。
催化技术原理与应用催化是一种通过在化学反应中增加催化剂的存在以降低活化能和提高反应速率的方法。
简单来说，催化剂是一种能够降低反应能量障碍并提高反应速率的物质。
经过多年的研究与实践，催化技术被广泛应用于炼油中，以提高化学反应速率和系统的效率，并降低反应过程中的多种副产品。
在石油炼制中，催化反应是把原油或净化后的石脑油在高压、高温（约 400℃-800℃）、催化剂的存在下加氢裂解、异构化和芳香烃化等反应生成各种石化产品的过程。
催化裂化（Catalytic Cracking）、加氢裂化（Hydrocracking）、异构化（Isomerization）、芳香烃化（aromatics production）和剪切裂化（Thermal/Visbreaking）是炼油中常用的催化技术。
催化裂化功能是将高沸点的原油馏分转化为低沸点的润滑油、煤油、汽油等，同时也可以产生少量的乙烯、二甲苯等。
催化裂化反应本身需要能量，因此通过再生催化剂以降低能耗。
加氢裂化主要是生产煤油、汽油等，其中由于加氢反应的存在可以显著降低CO、SOx等的排放。
异构化技术是将直链烃转化为支链同分异构体，即将石蜡转化为汽油、柴油等产品。
芳香烃化技术是将高分子原料（如石蜡和裂解气）转化为芳香烃，并制取苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙苯等溶剂。
剪切裂化反应则是产出少量的石蜡、润滑油和深度减重汽油产品。
在炼油中使用催化技术可以极大提高炼油厂的效益，但正确的催化剂设计尤为重要，催化剂将直接影响反应性能和结果。
催化剂的设计和开发催化剂是催化反应的核心，催化剂设计变得至关重要，以优化炼油过程。
在催化剂的设计中，应注意在催化剂中添加的组分，物料制备、筛选和结构控制等方面。
论炼油过程中催化剂的应用技巧
论炼油过程中催化剂的应用技巧摘要：在现代炼油和化学工业中，催化剂行业的进步对促进石油化工等支柱产业的发展及保护人类生存的环境等都有极重要的作用，90%以上的化学反应是通过催化反应实现的，催化技术的灵魂是催化剂，随着世界经济的快速发展，各国对能源特别是石油的战略地位，在催化反应中，催化裂化催化剂是石油工业消耗量最大的催化剂，国产汽油的70%和柴油的30%均来自催化裂化，全球催化剂市场的需求变化也反映了这种发展趋势。
关键词：炼油；催化剂；应用一、炼油行业催化剂发展分析在近代的化工生产中，多催化剂的作用是很普遍的现象，催化技术是现代化学工业的核心技术之一，不但有意加入催化剂可以改变反应速率，经过长期的发展，传统的石油化工技术基本趋于成熟，但需要新催化剂以满足原料性质变差、产品升级换代以及日趋苛刻的环保要求；天然气化工和煤化工在经济上还不能与石油化工竞争，所涉及的催化技术有很大的相似性；用于高附加值化学品和药物中间体合成为主的精细化工催化技术相对较为分散，以环境治理和环境保护为目的催化技术得到了广泛的重视，发展迟缓，目前正在得到加强。
催化剂公司在加速开发高活性的加氢处理催化剂，以实现最大量饱和与提高收率，催化技术包括催化剂和催化工艺，其核心是催化剂。
最近几年炼油催化剂和工艺的发展，中国在全球催化裂化催化剂市场继续保持较小的优势，可以说，现代化学工业的发展主要依赖于催化技术的开发。
化学及化工产品约有90%是通过催化过程产生的，原油在炼油厂要接触催化剂才能转化为石油产品。
石油化学工业以石油为资源，用于低压超低硫柴油装置的加氢脱硫活性更高或成本效率更好的催化剂已经问世，包括石油炼制工业、基本有机化工原料和有机合成材料工业。
在20世纪下半叶，每一种新型催材料的发现及新催化工艺的成功应用都会引起相关工艺的重大变革。
二、炼油行业催化剂技术应用新型、高效催化剂的研制，是石油和化学工业实现跨越式发展的基础。
催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一，开发可降硫的催化剂和添加剂，不仅可以减少汽油含硫，以恢复催化活性，并提供裂化反应所需热量。
石油炼制工艺中的催化剂设计与优化
石油炼制工艺中的催化剂设计与优化催化剂在石油炼制工艺中起着至关重要的作用。
它们可以加速化学反应速率，降低反应温度和压力要求，并提高产品选择性和产率。
因此，催化剂的设计和优化对于石油炼制工艺的经济性和环境友好性至关重要。
催化剂种类繁多，包括贵金属催化剂、氧化物催化剂、分子筛催化剂等。
不同的催化剂在不同的石油炼制过程中具有不同的作用和要求。
催化剂的设计与优化需要考虑以下几个方面：1. 催化剂活性和稳定性的平衡：催化剂的活性是指催化剂对反应物质发生化学反应的能力。
稳定性则是指催化剂在长期使用过程中的抗衰减性能。
在设计和优化催化剂时，需要找到活性与稳定性之间的最佳平衡点。
2. 催化剂的物理和化学性质：催化剂的物理和化学性质直接影响着催化剂的活性和选择性。
催化剂的孔道结构、比表面积、孔径分布等物理性质，以及催化剂表面羟基、酸碱性质等化学性质，都需要在设计和优化过程中进行充分考虑。
3. 催化剂载体的选择：催化剂活性的提高往往需要使用载体来增加催化剂的比表面积。
常用的催化剂载体包括氧化铝、硅胶、活性炭等。
选择合适的催化剂载体可以提高催化剂的活性和稳定性。
4. 催化剂配方的优化：催化剂配方是指不同成分的催化剂在一定比例下的混合。
不同的配方可以改变催化剂的活性和选择性。
优化催化剂配方可以提高产品的收率和选择性，降低副产物的生成。
5. 催化剂寿命的延长：催化剂在长期使用过程中往往会发生失活。
延长催化剂寿命是提高石油炼制工艺经济性的重要手段之一。
针对不同类型的催化剂，可以采取不同的方法来延长催化剂的使用寿命，例如加入稳定剂、调节反应条件等。
为了实现催化剂设计与优化的目标，需要借助一系列的实验室技术和计算模拟方法。
通过表面分析技术、扫描电子显微镜、X射线衍射等实验手段，可以探测催化剂表面结构和成分，并评估活性和寿命。
此外，计算模拟方法如密度泛函理论和分子动力学模拟等也可以用来预测催化剂的活性和选择性。
总而言之，催化剂设计与优化对于石油炼制工艺的经济性和环境友好性具有重要意义。
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催化剂使正反应速率常数和逆反应速率常数以相同倍数增加
关于可逆反应
根据微观可逆原理，假如一个催化反应是可
逆的，则一个加速正反应速率的催化剂也应加速
逆反应速率，以保持 K平不变（K平＝ K正/K逆）。
也就是说：同样一个能加速正反应速率控制 步骤的催化剂也应该能加速逆反应速率。
问题1：实际工业上催化正反应、逆反应 时为什么往往选用不同的催化剂？
4.了解多相催化反应的历程、扩散过程的影响
5.能正确分析造成催化剂失活的原因
本章的重点和难点
重点内容： 催化剂的基本含义； 催化剂的主要性能； 催化剂的主要组成； 催化反应及催化剂的分类 难点内容： 催化剂的主要性能； 多相催化反应的历程； 造成催化剂失活的原因。
催化剂的选择性
选择性（S%）
选择性因素（选择度）
催化剂的选择性
例：乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床试验 反应器中脱水生成乙烯，测得每投料 0.460kg乙醇，能得到0.252kg乙烯，剩余 0.023kg未反应掉的乙醇。求算乙醇的转化 率、乙烯的产率和选择性。
稳定性与寿命
化学稳定性：在使用过程中保持其稳定的化学组成和化合状态，活性
比表面和孔结构
密度：催化剂的密度是指单位体积内含有的催化剂的质量 （或重量），常以符号ρ表示，单位是g/mL。 密度常分为堆积密度、颗粒密度以及真密度
堆
M V隙 V孔 V骨
颗
M V孔 V骨
真
M V骨
比表面和孔结构
比孔容： 单位重量催化剂颗粒内部的真正孔体积的总叫和比 孔容。常以符合Vg表示，单位是mL/g。
催化原理
课程主要内容
催化剂与催化作用基础 固体催化剂的生产技术 工业催化剂使用及表征
常用工业催化剂
绪论
一、工业催化剂的发展简史
（1）萌芽阶段1935年以前属于这一阶段 （2）发展阶段 1930年到1980年是化学上业的黄金 时期 （3）成熟阶段 催化剂的使用，使得大规模化工连 续生产成为可能，并使生产成本大为降低。
加氢脱硫
氧化 裂化 加氢 重整
催化剂的表示方法
通常： 1、用“/” 来区分载体与活性组分
如：Ru/Al2O3，Pt/Al2O3，Pd/SiO2,Au/C 2、用“-”来区分各活性组分及助剂 Pt-Sn/Al2O3，Fe-AL2O3-K2O
绪论
三、催化剂在化工生产中的地位和作用 （1）合成氨及合成甲醇催化剂 （2）石油炼制及合成燃料工业催化剂 （3）基础无机化学用工业催化剂 （4）基本有机合成用工业催化剂 （5）三大合成材料用工业催化剂 （6）精细化工及专业化学品中的催化 （7）催化剂在生物化学中的应用 （8）催化剂在环境化学工业中的应用
A B
催化剂只加速热力学可行的的反应，不能改变化学平衡
例如下列反应：
A B
当△G＜0时，反应能自发进行，即A能转变成B。而且△G 的负值越大，A转变成B的可能性越大。 当△G＞0时，反应不能自发进行，即A不可能转变成B。 相反B可能转变成A。 当△G=0时，反应达到平衡状态，反应体系中，反应物的 浓度和产物的浓度已不再随时间而变化。
使催化剂不产生粉碎破裂、不导致反应床层阻力升高或堵塞管道，使反 应过程能够平稳进行。
稳定性与寿命
单程寿命：催化剂在使用条件下，维持一定活性 水平的时间（或催化剂在反应运转条件下，在活 性和选择性不变的情况下能连续使用的时间）。
总寿命：活性下降后经再生又可恢复活性，继续 使用，累计总的反应时间称为总寿命。
绪论
5、按催化单元反应分类 按照所催化的单元反应的类型不同，可分为氧化 催化剂、加氢催化剂、脱氢催化剂、聚合催化剂 等多种类型
绪论
6、按工业类型分类 中国催化剂的分类 （1）石油炼制催化剂 包括催化裂化、催化重整、加氢 裂化、加氢精制、烷基化、异构化等催化剂。 （2）无机化工催化剂 包括脱硫、转化、变换、甲烷化、 硫酸制造、硝酸制造、硫回收、氨分解等催化剂 （3）有机化工（石油化工）催化剂 包括加氢、脱氢、 氧化、氧氯化、烯烃反应等催化剂。 （4）环境保护催化剂 包括硝酸尾气处理、内燃机排气 处理等催化剂。 （5）其他催化剂 包括制氮、纯化（脱微量氧、微量氮） 等催化剂。
比表面和孔结构
比表面：催化剂的表面积是外表面积和内表面积两 部分的和。催化剂的比表面是指单位重量催化剂所 具有的表面积，常以符号Sg表示，单位m2/g。 孔结构：固体催化剂是多孔性的。孔的结构不仅影 响催化剂的活性、选择性，而且还能影响催化剂的 机械强度、寿命及耐热性等。与孔结构有关的物理 性能有密度、孔容、平均孔半径及孔隙分布等参数。
2
反应量/流经催化 床层进料中反应 物A的总量×100%
r k f (c ) R k f ( p)
要求反应温度、 压力及原料气组成相同
只要求反应温度相同 ， 不要求反应物浓度和催化剂 用量相同
要求反应条件(温度、压力、 接触时间、原料气浓度) 相同
问题2：催化剂的选择性在工业上有何意义？
催化剂的主要性质
活性 选择性 稳定性与寿命 比表面和孔结构 颗粒形状与大小
机械性质
活性
1
反应速率表示法
dnA dnP [m ol g 1 h 1 ] m dt m dt dnA dnP rV [m ol L1 h 1 ] Vdt Vdt dnA dnP rS [m ol m 2 h 1 ] Sdt Sdt rV rm S g rS rm
绪论
二、催化剂的定义、分类和命名
（一）催化剂的定义
催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应 速度，却不改变化学反应热力学平衡位臵，本身 在化学反应中不被明显消耗的物质。催化作用是 指催化剂对化学反应所产生的效应。
绪论
（二）催化剂的分类 1、按催化剂的元素及化合态分类 金属催化剂 多为过渡金属元素，如用于催化加氢的铁、镍、铂、钯等催化剂。 氧化物或硫化物催化剂 如用于催化氧化的V-O、Mo-O、Cu-O等催化剂，用于催化脱氢的Cr-O 等催化剂，用于催化加氢的Mo-S、Ni-S、W-S等催化剂。 酸、碱、盐催化剂 主族元素的氧化物、氢氧化物、卤化物、含氧酸及氢化物等由于在反 应中容易形成离子键，主要用做酸碱型催化剂。如H2SO4、HCI、HF、 H3PO4、KOH、NaOH、CuSO4、NiSO4等。 金属有机化合物 多为配合催化机理反应中的催化剂，如用于烯烃聚合的AI(C2H5)3， 用于羰基合成的Co2(CO)8等催化剂。
表1-2 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
反应物 催化剂及反应条件 Rh/Pt/SiO2，573K，7×105Pa
Cu-Zn-O,Zn-Cr-O,573K, 1.0133×107～ 2.0266×107Pa
产物 乙醇 甲醇 乙二醇
CO+H2
Rh络合物,473～573K, 5.0665×107～ 3.0399×108Pa
组分和助催化剂不产生挥发、流失或其他化学变化。
耐热稳定性：催化剂在反应和再生条件下，在一定温度变化范围内，
不因受热而破坏其物理一化学状态，产生烧结、微晶长大和晶相变化。
抗毒稳定性：催化剂不因在反应过程中吸附原料中杂质或毒性副产物
而中毒失活，这种对有毒杂质毒物的抵抗能力越强，抗毒稳定性就越好。
机械稳定性：具有抗摩擦、冲击、重压及温度骤变等引起的种种应力，
绪论
2、按催化反应体系的物相均一性分类 （1）多相催化剂 （2）均相催化剂 （3）酶催化剂 |3、按催化剂的作用机理分类 （1）酸碱型催化剂 （2）氧化-还原型催化剂 （3）配合催化剂
绪论
4、按催化剂的来源来分类 非生物催化剂 （1）天然矿物 如粘土经破碎、酸处理除去某些金属粒 子后，即可获得具有硅-氧-铝骨架的固体催化剂，用于催 化裂化。 （2）合成产物 如将水玻璃与铝盐混合得到凝胶，经洗 涤、老化、干燥和造型，即可获得微球状的硅-铝催化剂， 其催化裂化性能比天然黏土催化剂好的多。绝大多数的工 业催化剂均为合成产物。 生物催化剂 如生物体自身合成的酶。
绪论
（三）催化剂的命名 大多数催化剂都是多组分的复合物，实际结构十 分复杂。一般情况下，说明催化剂的品种时，只 列出其活性元素和载体，并没有指定催化剂在制 造时或在反应条件下这些元素的化合物形式，其 原因多半是不能明确知道反应条件下的实际组成 及化合物状态，工业催化剂的组成如表1-2所示。 例如加氢脱硫催化剂Co-Mo/AI2O3,活性组分是Co 和Mo，AI2O3是载体，两部分用斜线隔开，它的商 品形式是金属氧化物，在使用前，转化为硫化物。
绪论
名称 氧化铝催化剂 铂（网）催化剂 钯分子筛催化剂 符号 AI2O3 Pt Pd/分子筛 功能 脱水 氧化 异构、加氢
硫化钴-硫化钼-氧化铝催 Co-Mo/AI2O3(硫化型) 化剂 硫钼酸铋-氧化硅催化剂 硅酸铝催化剂 亚铬酸铜催化剂 铂-氧化铝催化剂 Bi-Mo-P-Si-O SiO2-AI2O3 Cu-Cr-O Pt/AI2O3或Pt- AI2O3
使合成氨实现工业生产
催化剂改变反应历程意味着
1、催化剂参与反应物之间的化学反应
2、通过反应历程改变使化学反应的所需克服的能垒数值 大大减少。 结果： 催化反应相对常规化学反应发生的条件温和得多，甚
至常规条件下难以发生的反应，在催化剂参与下实现了工
业化生产。
催化剂对加速化学反应具有选择性
催化作用的特征
一、催化剂只加速热力学可行的反应，不能改变化学平衡 二、催化剂使正反应速率常数和逆反应速率常数以相同倍 数增加 三、催化作用通过改变反应历程而改变反应速度 四、催化剂对加速化学反应具有选择性 五、催化剂用量少且不消耗，参加反应后催化剂会有变化， 但变化很微小 六、化学方程式与催化剂量无关，反应速度与催化剂量成 正比 七、催化剂是物体形式的物质