第三章 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)。
第三章 催化裂化
▪ 知识目标： ▪ 了解催化裂化工艺的发展，工艺流程及主
要设备； ▪ 了解渣油催化裂化反应存在的困难及其加
工特点； ▪ 熟悉烃类催化裂化反应机理及其反应动力
学影响因素和反应特点； ▪ 熟悉反应—再生系统操作技术。
主要内容:
▪ 第一节 催化裂化化学反应原理 ▪ 第二节 催化裂化催化剂 ▪ 第三节 催化裂化工艺流程及主要设备 ▪ 第四节 催化裂化工艺主要操作条件分析 ▪ 第五节 催化裂化反应—再生系统主要操作技术
▪ （一）裂化催化剂失活的原因 ▪ 在反应—再生过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断下降，此现象
称为催化剂的失活。裂化催化剂的失活原因主要有三：高温或与高温 水蒸气的作用；裂化反应生焦；毒物的毒害。
▪ 1．水热失活 ：在高温，特别是有水蒸气存在的条件下，裂化催化 剂的表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减小，分子筛的晶体结 构破坏，导致催化剂的活性和选择性下降。
裂解和异构活性高 短（约1～4秒） 好（焦炭产率低） 好 高（约700℃） 很高 较强 不大于0.2%
无定形硅酸铝
低 长 差（焦炭产率高） 较差 较低（约600℃） 较低 较弱 可在0.5%左右
第三节 催化裂化工艺流程及主要设备
▪ 一、反应—再生系统
反应再生和分馏系统的工艺流程
二、分馏系统
▪ 与一般分馏塔相比，催化分馏塔有以下特 点：
▪ 对于碳原子数相同的各பைடு நூலகம்烃，吸附能力的大小顺序为：
▪ 稠环芳烃＞稠环环烷烃＞烯烃＞单烷基单环芳烃＞单环环烷烃＞烷烃
▪ 同族烃分子，分子量越大越容易被吸附。
▪ 如果按化学反应速度的高低进行排列，则大致情况如下；
▪ 烯烃＞大分子单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
▪ 2．结焦失活：催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆 盖催化剂上的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降。
▪ 3．毒物引起的失活 ：裂化催化剂的毒物主要是某些金属（铁、镍、 铜、钒等重金属及钠）和碱性氮化合物。
（二）裂化催化剂的再生
▪ 催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于 结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结构 变化及金属污染引起的失活。
二、催化剂的使用性能
▪ （一）活性
▪ 活性是指催化剂促进化学反应进行的能力。对无定形硅酸铝催化剂，采 用D+L法，它是以待定催化剂和标准原料在标准裂化条件下进行化学反 应，以反应所得干点小于204℃的汽油加上蒸馏损失占原料油的重量百分 数，即（D+L）%来表示。工业上经常采用更为简便的间接测定方法—— KOH指数法。
▪ 3．塞阀 ▪ 塞阀比滑阀具有以下优点： ▪ （1）磨损均匀而且较少； ▪ （2）高温下承受强烈磨损的部件少； ▪ （3）安装位置较低，操作维修方便。 ▪ 在同轴式催化裂化装置中塞阀有待生管塞阀和再生管塞阀
两种，它们的阀体结构和自动控制部分完全相同，但阀体 部分连接部位及尺寸略有不同。结构主要由阀体部分、传 动部分、定位及阀位变送部分和补偿弹簧箱组成。 ▪ （三）三机 ▪ 三机包括主风机、气压机和增压机。
CH3 CH2 CH CH2
CH3 C CH2
CH3
▪ （3）氢转移反应：二个烯烃分子之间发生氢转移反应，
一个获得氢变成烷烃，另一个失去氢转化为多烯烃及芳烃
或缩合程度更高的分子，直到缩合至焦炭。氢转移反应是
烯烃的重要反应，是催化裂化汽油饱和度较高的主要原因，
但反应速度较慢，需要较高活性催化剂。
▪ （4）芳构化反应：烯烃环化并脱氢生成芳香烃。
▪ （四）抗重金属污染性能 ▪ 重金属对催化剂的污染程度用污染指数表示： ▪ 污染指数=0.1（Ｆe + Cu + 14Ni + 4V） ▪ 式中：Ｆe 、 Cu 、 Ni 、 V 分别为催化剂上铁、铜、镍、钒的含量，
以表示。 ▪ （五）流化性能和抗磨性能 ▪ 为保证催化剂在流化床中有良好的流化状态，要求催化剂有适宜的粒
CH2 CH2 CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH CH2 CH2 CH3
▪
CH3
+3H2
▪ （四）芳香烃
▪ 芳香烃核在催化裂化条件下十分稳定，连在苯核上的烷基侧链容易断 裂成较小分子烯烃，侧链越长，反应速度越快。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，进而转化为焦炭，同 时放出氢使烯烃饱和。
第二节 催化裂化催化剂
▪ 一、裂化催化剂的种类、组成和结构
▪ （一）无定型硅酸铝催化剂
▪ 硅酸铝的主要成分是氧化硅和氧化铝，合成硅酸铝依铝含量的不同又分 为低铝（含Al2O310%~13%）和高铝（含Al2O3约25%）二种。其催化剂 按颗粒大小又分为小球状（直径在3~6mm）和微球状（直径在40~80）。
离子，因此生成的正碳离子趋向于异构成叔正碳离子。
▪ 5．正碳离子将H+ 还给催化剂，本身变成烯烃，反应中止。
三、石油馏分的催化裂化反应特 点 ▪ （一）各烃类之间的竞争吸附和反应的阻滞作用
▪ 任何一种烃类的反应都将受到同时存在的其它烃类的影响，更重要的是， 石油馏分的催化裂化反应是在固体催化剂表面上进行的，某烃类的反应 速度，不仅与本身的化学反应速度有关，而且还与它们的吸附和脱附性 能有关，某烃类的催化裂化反应的总速度是由吸附速度和反应速度共同 决定的。
▪ Al2O3、Si2O3及少量水分是必要的活性组分，而其它组分是在催化剂的 制备过程中残留下来的极少量的杂质。合成硅酸铝是由Na2SiO3和 Al2(SO4)3溶液按一定的比例配合而成凝胶，再经水洗、过滤、成型、干 燥、活化而制成的。硅酸铝催化剂的表面具有酸性，并形成许多酸性中 心，催化剂的活性就来源于这些酸性中心，即催化剂的活性中心。
六、催化裂化新工艺简介
▪ （一）两段提升管催化裂化工艺技术 ▪ 1．常规提升管与两段提升管反应器的区别
▪ 两段提升管反应器能及时且有选择性地用新再生催化剂更换已结焦 的催化剂，使催化剂的平均活性及选择性大幅度提高，不利的二次 反应和热裂化反应得到抑制，产品质量获得改善，转化深度和轻油 收率提高。
▪ 下面用正十六烯的催化裂化反应为例来说明正碳离子的生成和转化的 一般规律。
▪ 1．十六烯从催化剂表面上或与已生成的正碳离子获得一个质子（H+） 而生成正碳离子；
▪ 2．大的正碳离子不稳定，容易在β位上断裂； ▪ 3．生成的正碳离子是伯碳离子，不够稳定，易于变成仲碳离子，然
后又在β位上断裂，直到C3H7+、C4H9+为止； ▪ 4．正碳离子的稳定程度依次是：叔正碳离子＞仲正碳离子＞伯正碳
（二）三阀
▪ 1．单动滑阀
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。
▪ 2．双动滑阀
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（烟囱），其作用是调节再生器的压 力，使之与反应沉降器保持一定的压差。
（二）结晶型硅酸铝盐（分子筛）催化 剂▪ 分子筛又称为泡沸石，按其组成及晶体结构不同分为A型、X型、Y型
及丝光沸石等几种，目前工业裂化催化剂中常用的是X型和Y型沸石， 其中用得最多的是Y型沸石。
▪X型和Y型沸石具有相同的 晶体结构，每个单元晶胞由 八个削角八面体组成，如图 所示。由于削角八面体的连 接方式不同，可形成不同的 分子筛。
▪ 在催化裂化条件下，烃类进行的反应除了有大分子分解为小分子的反 应，而且还有小分子缩合成大分子的反应（甚至缩合至焦炭）。与此 同时，还进行异构化、氢转移、芳构化等反应。在这些反应中，分解 反应是最主要的反应，催化裂化这一名称就是因此而得。
二、烃类催化裂化反应机理
▪ 正碳离子学说是被公认为解释催化裂化反应机理的较成熟的学说。正 碳离子的主要来源是由一个烯烃分子获得一个氢离子（质子）而生成 的。
及典型故障分析 ▪ 第六节 反应—再生系统主要工艺计算简介 ▪ 本章小结
第一节 催化裂化化学反应原理
▪ 一、单体烃催化裂化的化学反应 ▪ （一）烷烃
▪ 烷烃主要发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃， 烷烃分解时多从中间的C—C键处断裂，分子越大越容易 断裂
▪ （二）烯烃
▪ 烯烃的主要反应也是分解反应，但还有一些其它重要反应， 主要反应有：
▪ ⑴过热油气进料。 ▪ ⑵由于全塔剩余热量多（由高温油气带
入），催化裂化产品的分馏精确度要求也 不高，因此设置4个循环回流分段取热。 ▪ ⑶塔顶采用循环回流，而不用冷回流。
三、吸收稳定系统
四、催化裂化装置主要设备
▪ （一）三器 ▪ 三器包括提升管反应器、沉降器及再生器。 ▪ 1．提升管反应器 ▪ 提升管反应器是催化裂化反应进行的场所
▪ (1)分解反应：分解为两个较小分子的烯烃，烯烃的分解 速度比烷烃高得多，且大分子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。
▪ （2）异构化反应：该反应包括二种，其一是分子骨架异
构，另一种双键异构（分子中双键向中间位置转移）。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2
CH3 CH2 CH CH CH2 CH3
径或筛分组成。工业用微球催化剂颗粒直径一般在20～80之间。 ▪ 我国用磨损指数来评价微球催化剂的机械强度 ▪ （六）密度 ▪ 1．真实密度：颗粒的质量与骨架实体所占体积之比 ▪ 2．颗粒密度：把微孔体积计算在内的单个颗粒的密度 ▪ 3．堆积密度 ：催化剂堆积时包括微孔体积和颗粒间的孔隙体积的密
度
三、裂化催化剂的失活与再生
▪ （二）选择性
▪ 将进料转化为目的产品的能力称为选择性，一般采用目的产物产率与转 化率之比，或以目的产物与非目的产物产率之比来表示。
▪ （三）稳定性
▪ 催化剂在使用过程中保持其活性和选择性的性能称为稳定性。
▪ 常情况下，分子筛催化剂的稳定性比无定型硅酸铝催化剂好，无定型硅 酸铝催化剂中高铝的稳定性比低铝好，分子筛催化剂中Y型比X型的稳定 性好。
▪ 催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉 积的焦炭。再生反应的产物是CO2、CO和 H2O。
四、分子筛催化剂与无定形硅酸铝催化 剂比较
分子筛催化剂与无定形硅酸铝催化剂的性能比较
性能
催化剂
分子筛催化剂
活性 所需反应时间 选择性 对热稳定性 再生温度 氢转移反应活性 抗重金属稳定性
对再生催化剂含炭 量的要求
▪ 2．沉降器
▪ 沉降器的作用是使来自提升管的油气和催化剂分离，油气经旋风分离 器分出所夹带的催化剂后经集气室去分馏系统；由提升管快速分离器 出来的催化剂靠重力在沉降器中向下沉降落入汽提段。
▪ 3．再生器
再生器是催化裂化装置的重要 工艺设备，其作用是为催化剂 再生提供场所和条件。它的结 构形式和操作状况直接影响烧 焦能力和催化剂损耗。再生器 是决定整个装置处理能力的关 键设备。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH CH3
CH3
CH3 +3H2
▪ （三）环烷烃
▪ 环烷烃的环可断裂生成烯烃，烯烃再继续进行上述各项反应；环烷烃 带有长侧链，则侧链本身会发生断裂生成环烷烃和烯烃；环烷烃可以 通过氢转移反应转化为芳烃；带侧链的五员环烷烃可以异构化成六员 环烷烃，并进一步脱氢生成芳烃。
▪ 综合上述两个排列顺序可知，芳烃虽然吸附能力强，但反应能力弱，使 整个石油馏分的反应速度变慢 ；对于烷烃，虽然反应速度快，但吸附 能力弱，从而对原料反应的总效应不利。富含环烷烃的石油馏分应是催 化裂化的理想原料
（二）石油馏分的催化裂化反应是复杂的平 行—顺序反应
▪ 石油馏分进行催化裂化反应时，原料向几个方向进行反应， 中间产物又可继续反应，从反应工程观点来看，这种反应 属于平行—顺序反应。原料油可直接裂化为汽油或气体， 属于一次反应，汽油又可进一步裂化生成气体，这就是二 次反应。平行—顺序反应的一个重要特点是反应深度对产 品产率分布有重大影响。
五、渣油的催化裂化反应特 征
▪ 1．渣油催化裂化时会有较高的焦炭产率和相应 较低的轻质油产率。
▪ 2．渣油催化裂化是一个气—液—固三相反应。
▪ 3．采用不同孔径的分子筛催化剂进行渣油催化 裂化反应。常用作裂化催化剂的Y型分子筛的孔 径一般为0.99～1.3nm。因此，在渣油催化裂化 时，大分子先在具有较大孔径的催化剂基质上进 行反应，生成的较小分子的反应产物再扩散至分 子筛微孔内进一步发生化学反应。
▪ 知识目标： ▪ 了解催化裂化工艺的发展，工艺流程及主
要设备； ▪ 了解渣油催化裂化反应存在的困难及其加
工特点； ▪ 熟悉烃类催化裂化反应机理及其反应动力
学影响因素和反应特点； ▪ 熟悉反应—再生系统操作技术。
主要内容:
▪ 第一节 催化裂化化学反应原理 ▪ 第二节 催化裂化催化剂 ▪ 第三节 催化裂化工艺流程及主要设备 ▪ 第四节 催化裂化工艺主要操作条件分析 ▪ 第五节 催化裂化反应—再生系统主要操作技术
▪ （一）裂化催化剂失活的原因 ▪ 在反应—再生过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断下降，此现象
称为催化剂的失活。裂化催化剂的失活原因主要有三：高温或与高温 水蒸气的作用；裂化反应生焦；毒物的毒害。
▪ 1．水热失活 ：在高温，特别是有水蒸气存在的条件下，裂化催化 剂的表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减小，分子筛的晶体结 构破坏，导致催化剂的活性和选择性下降。
裂解和异构活性高 短（约1～4秒） 好（焦炭产率低） 好 高（约700℃） 很高 较强 不大于0.2%
无定形硅酸铝
低 长 差（焦炭产率高） 较差 较低（约600℃） 较低 较弱 可在0.5%左右
第三节 催化裂化工艺流程及主要设备
▪ 一、反应—再生系统
反应再生和分馏系统的工艺流程
二、分馏系统
▪ 与一般分馏塔相比，催化分馏塔有以下特 点：
▪ 对于碳原子数相同的各பைடு நூலகம்烃，吸附能力的大小顺序为：
▪ 稠环芳烃＞稠环环烷烃＞烯烃＞单烷基单环芳烃＞单环环烷烃＞烷烃
▪ 同族烃分子，分子量越大越容易被吸附。
▪ 如果按化学反应速度的高低进行排列，则大致情况如下；
▪ 烯烃＞大分子单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
▪ 2．结焦失活：催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆 盖催化剂上的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降。
▪ 3．毒物引起的失活 ：裂化催化剂的毒物主要是某些金属（铁、镍、 铜、钒等重金属及钠）和碱性氮化合物。
（二）裂化催化剂的再生
▪ 催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于 结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结构 变化及金属污染引起的失活。
二、催化剂的使用性能
▪ （一）活性
▪ 活性是指催化剂促进化学反应进行的能力。对无定形硅酸铝催化剂，采 用D+L法，它是以待定催化剂和标准原料在标准裂化条件下进行化学反 应，以反应所得干点小于204℃的汽油加上蒸馏损失占原料油的重量百分 数，即（D+L）%来表示。工业上经常采用更为简便的间接测定方法—— KOH指数法。
▪ 3．塞阀 ▪ 塞阀比滑阀具有以下优点： ▪ （1）磨损均匀而且较少； ▪ （2）高温下承受强烈磨损的部件少； ▪ （3）安装位置较低，操作维修方便。 ▪ 在同轴式催化裂化装置中塞阀有待生管塞阀和再生管塞阀
两种，它们的阀体结构和自动控制部分完全相同，但阀体 部分连接部位及尺寸略有不同。结构主要由阀体部分、传 动部分、定位及阀位变送部分和补偿弹簧箱组成。 ▪ （三）三机 ▪ 三机包括主风机、气压机和增压机。
CH3 CH2 CH CH2
CH3 C CH2
CH3
▪ （3）氢转移反应：二个烯烃分子之间发生氢转移反应，
一个获得氢变成烷烃，另一个失去氢转化为多烯烃及芳烃
或缩合程度更高的分子，直到缩合至焦炭。氢转移反应是
烯烃的重要反应，是催化裂化汽油饱和度较高的主要原因，
但反应速度较慢，需要较高活性催化剂。
▪ （4）芳构化反应：烯烃环化并脱氢生成芳香烃。
▪ （四）抗重金属污染性能 ▪ 重金属对催化剂的污染程度用污染指数表示： ▪ 污染指数=0.1（Ｆe + Cu + 14Ni + 4V） ▪ 式中：Ｆe 、 Cu 、 Ni 、 V 分别为催化剂上铁、铜、镍、钒的含量，
以表示。 ▪ （五）流化性能和抗磨性能 ▪ 为保证催化剂在流化床中有良好的流化状态，要求催化剂有适宜的粒
CH2 CH2 CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH CH2 CH2 CH3
▪
CH3
+3H2
▪ （四）芳香烃
▪ 芳香烃核在催化裂化条件下十分稳定，连在苯核上的烷基侧链容易断 裂成较小分子烯烃，侧链越长，反应速度越快。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，进而转化为焦炭，同 时放出氢使烯烃饱和。
第二节 催化裂化催化剂
▪ 一、裂化催化剂的种类、组成和结构
▪ （一）无定型硅酸铝催化剂
▪ 硅酸铝的主要成分是氧化硅和氧化铝，合成硅酸铝依铝含量的不同又分 为低铝（含Al2O310%~13%）和高铝（含Al2O3约25%）二种。其催化剂 按颗粒大小又分为小球状（直径在3~6mm）和微球状（直径在40~80）。
离子，因此生成的正碳离子趋向于异构成叔正碳离子。
▪ 5．正碳离子将H+ 还给催化剂，本身变成烯烃，反应中止。
三、石油馏分的催化裂化反应特 点 ▪ （一）各烃类之间的竞争吸附和反应的阻滞作用
▪ 任何一种烃类的反应都将受到同时存在的其它烃类的影响，更重要的是， 石油馏分的催化裂化反应是在固体催化剂表面上进行的，某烃类的反应 速度，不仅与本身的化学反应速度有关，而且还与它们的吸附和脱附性 能有关，某烃类的催化裂化反应的总速度是由吸附速度和反应速度共同 决定的。
▪ Al2O3、Si2O3及少量水分是必要的活性组分，而其它组分是在催化剂的 制备过程中残留下来的极少量的杂质。合成硅酸铝是由Na2SiO3和 Al2(SO4)3溶液按一定的比例配合而成凝胶，再经水洗、过滤、成型、干 燥、活化而制成的。硅酸铝催化剂的表面具有酸性，并形成许多酸性中 心，催化剂的活性就来源于这些酸性中心，即催化剂的活性中心。
六、催化裂化新工艺简介
▪ （一）两段提升管催化裂化工艺技术 ▪ 1．常规提升管与两段提升管反应器的区别
▪ 两段提升管反应器能及时且有选择性地用新再生催化剂更换已结焦 的催化剂，使催化剂的平均活性及选择性大幅度提高，不利的二次 反应和热裂化反应得到抑制，产品质量获得改善，转化深度和轻油 收率提高。
▪ 下面用正十六烯的催化裂化反应为例来说明正碳离子的生成和转化的 一般规律。
▪ 1．十六烯从催化剂表面上或与已生成的正碳离子获得一个质子（H+） 而生成正碳离子；
▪ 2．大的正碳离子不稳定，容易在β位上断裂； ▪ 3．生成的正碳离子是伯碳离子，不够稳定，易于变成仲碳离子，然
后又在β位上断裂，直到C3H7+、C4H9+为止； ▪ 4．正碳离子的稳定程度依次是：叔正碳离子＞仲正碳离子＞伯正碳
（二）三阀
▪ 1．单动滑阀
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。
▪ 2．双动滑阀
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（烟囱），其作用是调节再生器的压 力，使之与反应沉降器保持一定的压差。
（二）结晶型硅酸铝盐（分子筛）催化 剂▪ 分子筛又称为泡沸石，按其组成及晶体结构不同分为A型、X型、Y型
及丝光沸石等几种，目前工业裂化催化剂中常用的是X型和Y型沸石， 其中用得最多的是Y型沸石。
▪X型和Y型沸石具有相同的 晶体结构，每个单元晶胞由 八个削角八面体组成，如图 所示。由于削角八面体的连 接方式不同，可形成不同的 分子筛。
▪ 在催化裂化条件下，烃类进行的反应除了有大分子分解为小分子的反 应，而且还有小分子缩合成大分子的反应（甚至缩合至焦炭）。与此 同时，还进行异构化、氢转移、芳构化等反应。在这些反应中，分解 反应是最主要的反应，催化裂化这一名称就是因此而得。
二、烃类催化裂化反应机理
▪ 正碳离子学说是被公认为解释催化裂化反应机理的较成熟的学说。正 碳离子的主要来源是由一个烯烃分子获得一个氢离子（质子）而生成 的。
及典型故障分析 ▪ 第六节 反应—再生系统主要工艺计算简介 ▪ 本章小结
第一节 催化裂化化学反应原理
▪ 一、单体烃催化裂化的化学反应 ▪ （一）烷烃
▪ 烷烃主要发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃， 烷烃分解时多从中间的C—C键处断裂，分子越大越容易 断裂
▪ （二）烯烃
▪ 烯烃的主要反应也是分解反应，但还有一些其它重要反应， 主要反应有：
▪ ⑴过热油气进料。 ▪ ⑵由于全塔剩余热量多（由高温油气带
入），催化裂化产品的分馏精确度要求也 不高，因此设置4个循环回流分段取热。 ▪ ⑶塔顶采用循环回流，而不用冷回流。
三、吸收稳定系统
四、催化裂化装置主要设备
▪ （一）三器 ▪ 三器包括提升管反应器、沉降器及再生器。 ▪ 1．提升管反应器 ▪ 提升管反应器是催化裂化反应进行的场所
▪ (1)分解反应：分解为两个较小分子的烯烃，烯烃的分解 速度比烷烃高得多，且大分子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。
▪ （2）异构化反应：该反应包括二种，其一是分子骨架异
构，另一种双键异构（分子中双键向中间位置转移）。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2
CH3 CH2 CH CH CH2 CH3
径或筛分组成。工业用微球催化剂颗粒直径一般在20～80之间。 ▪ 我国用磨损指数来评价微球催化剂的机械强度 ▪ （六）密度 ▪ 1．真实密度：颗粒的质量与骨架实体所占体积之比 ▪ 2．颗粒密度：把微孔体积计算在内的单个颗粒的密度 ▪ 3．堆积密度 ：催化剂堆积时包括微孔体积和颗粒间的孔隙体积的密
度
三、裂化催化剂的失活与再生
▪ （二）选择性
▪ 将进料转化为目的产品的能力称为选择性，一般采用目的产物产率与转 化率之比，或以目的产物与非目的产物产率之比来表示。
▪ （三）稳定性
▪ 催化剂在使用过程中保持其活性和选择性的性能称为稳定性。
▪ 常情况下，分子筛催化剂的稳定性比无定型硅酸铝催化剂好，无定型硅 酸铝催化剂中高铝的稳定性比低铝好，分子筛催化剂中Y型比X型的稳定 性好。
▪ 催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉 积的焦炭。再生反应的产物是CO2、CO和 H2O。
四、分子筛催化剂与无定形硅酸铝催化 剂比较
分子筛催化剂与无定形硅酸铝催化剂的性能比较
性能
催化剂
分子筛催化剂
活性 所需反应时间 选择性 对热稳定性 再生温度 氢转移反应活性 抗重金属稳定性
对再生催化剂含炭 量的要求
▪ 2．沉降器
▪ 沉降器的作用是使来自提升管的油气和催化剂分离，油气经旋风分离 器分出所夹带的催化剂后经集气室去分馏系统；由提升管快速分离器 出来的催化剂靠重力在沉降器中向下沉降落入汽提段。
▪ 3．再生器
再生器是催化裂化装置的重要 工艺设备，其作用是为催化剂 再生提供场所和条件。它的结 构形式和操作状况直接影响烧 焦能力和催化剂损耗。再生器 是决定整个装置处理能力的关 键设备。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH CH3
CH3
CH3 +3H2
▪ （三）环烷烃
▪ 环烷烃的环可断裂生成烯烃，烯烃再继续进行上述各项反应；环烷烃 带有长侧链，则侧链本身会发生断裂生成环烷烃和烯烃；环烷烃可以 通过氢转移反应转化为芳烃；带侧链的五员环烷烃可以异构化成六员 环烷烃，并进一步脱氢生成芳烃。
▪ 综合上述两个排列顺序可知，芳烃虽然吸附能力强，但反应能力弱，使 整个石油馏分的反应速度变慢 ；对于烷烃，虽然反应速度快，但吸附 能力弱，从而对原料反应的总效应不利。富含环烷烃的石油馏分应是催 化裂化的理想原料
（二）石油馏分的催化裂化反应是复杂的平 行—顺序反应
▪ 石油馏分进行催化裂化反应时，原料向几个方向进行反应， 中间产物又可继续反应，从反应工程观点来看，这种反应 属于平行—顺序反应。原料油可直接裂化为汽油或气体， 属于一次反应，汽油又可进一步裂化生成气体，这就是二 次反应。平行—顺序反应的一个重要特点是反应深度对产 品产率分布有重大影响。
五、渣油的催化裂化反应特 征
▪ 1．渣油催化裂化时会有较高的焦炭产率和相应 较低的轻质油产率。
▪ 2．渣油催化裂化是一个气—液—固三相反应。
▪ 3．采用不同孔径的分子筛催化剂进行渣油催化 裂化反应。常用作裂化催化剂的Y型分子筛的孔 径一般为0.99～1.3nm。因此，在渣油催化裂化 时，大分子先在具有较大孔径的催化剂基质上进 行反应，生成的较小分子的反应产物再扩散至分 子筛微孔内进一步发生化学反应。