第三节催化裂化催化剂解析
催化裂化催化剂
一般再生烟气带出的催化剂中，70.5%是﹤20μ的，28.6%是20— 40μ的，即损失的催化剂大部分是细粉。
机械强度 为了避免在生产过程中催化剂过度粉碎以保证良好的流化质量和
催化裂化工艺---催化裂化催化剂
大家知道催化剂是通过改变反应历程，降低反应的活化能，从 而提高反应速度，另外催化剂还有选择性，它可以促进目的产物反应 速度的提高。
催化剂的作用是促进化学反应，从而提高反应氢的处理量。催化 剂还能对产品的产率分布及质量的好坏起重要作用。
例如：在450—500℃及常压的条件下，从热力学的角度来判断， 烃类可以进行分解、芳构化、异构化、氢转移等反应，但是有些反应 如异构化、氢转移等反应速度很慢，在工业上是没有实际意义的。
催化剂的表面是化学反应的场所。 在生产过程中，由于高温及水蒸气的作用，小孔径的微孔遭到破 坏，平均孔径增大而比表面积减小，这种现象叫老化
④硅酸铝催化剂的酸性
在催化剂的表面，Al, O, Si 组成AL:O: Si的结构(b )。
由于AL:O键趋向正电荷较强 Si，使Al带有正电性，即为非质 子酸。
热裂化 催化裂化
反应机理 自由基 正碳离子
活化能 210—293KJ/mol 42——125KJ/mol
一、催化裂化催化剂的组成和结构 工业上广泛使用的裂化催化剂可分为两大类：
一类是无定型的硅酸铝，其中包括天然活性白土、合成普通 （低铝）硅酸铝。另一类是结晶型硅酸铝，又称分子筛催化剂。
1、天然白土催化剂 白土催化剂是经过酸化处理的天然白土也叫活性白土。它的主要
石油催化裂化—催化裂化催化剂
组成及晶体结构
A型
X型
Y型
丝光沸石
常用分子筛 A型
X型
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。
三、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
• 沸石分子筛的活性用微反活性（MAT表示）。
• 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
本次课小结
• 催化剂种类：无定型硅酸铝催化剂剂、结晶型硅酸 铝盐（分子筛）
• 组 成 与 结 构 ： 无 定 型 硅 酸 铝 主 要 成 分 是 SiO2 和 Al2O3，结构为小球状，硅酸铝催化剂的表面具有 酸性，分子筛主要成分是具有一定晶格的硅铝酸盐 形成八面沸石笼结构
复习
• 催化剂使用性能 • 活性、选择性、稳定性和抗重金属污染性以及密度，流化性能
复习
• 石油馏分催化裂化反应特征： • 1. 各烃类之间的竞争吸附和反应的阻滞作用； • 2.复杂的平行顺序反应
本次课主要解决的问题： 催化裂化催化剂的类型、组成和结构
一、无定型硅酸铝催化剂
主要成分
种类
组分，质量% Si2O3 Al2O3
Na2O
硅酸铝催化剂的组成
低铝 86 13
0.01
高铝 74 25
性能催化剂
活性 所需反应时间
石油催化裂化—催化裂化催化剂的种类、组成和结构
5.8—6.9 Na8[（AlO2）6（SiO10）12].24H2O
硅铝原子比 1：1 1：1
1.5：2.5：1 2.5—5：1
5：1
结晶型硅铝盐催化剂（Y型）
Si 或 Al
八面沸石笼或超笼
Y型分子筛晶格细胞
结晶型硅铝盐催化剂（丝光沸石型）
直径最大的是由 十二环组成的直 筒形孔道，这是 丝光沸石分子筛 的主要通道。
类型 4A 5A 13X
Y 丝光 沸石
孔径A 单晶胞化学组成
4.2 5 8—9
Na12[（AlO2）12（SiO2）12].27H2O Na2.6Ca4.7[（AlO2）12（SiO2）12].3H2O Na86[（AlO2）86（SiO2）106].264H2O
8—9
Na56[（AlO2）56（SiO2）136].264H2O
催化剂还对操作条件、工艺过程和设备型式的选择 有重要，生产成本也有着重要影响 。
目前国内的情况大约是催化剂单耗0.5～1.5kg， 中石化规定单耗在0.75以下。
石油炼制各种工业催化剂
棒状催化剂 齿球形催化剂
催化裂化催化剂的种类
天然白土
全合成
半合成
无定型催化剂活性中心质子酸和非质子酸
01 无定型硅酸铝催化剂
课程：石油炼制运行与操控
知识点：催化裂化催化剂种类、组成和结构
温故知新
催化剂
能够改变化学反应速度，而 本身不发生化学反应的物质。
催化作用：改变化学反应的速度。
催化作用特征
不能改变化学反应平衡
不能改变反应热效应
本身性质不发生变化
温故知新
K A eE/ RT
自由基途径：210～293kJ/mol
催化裂化催化剂成分
催化裂化催化剂成分篇一:催化裂化催化剂抗镍催化剂.抗钒催化剂.抗铁催化剂.抗钙催化剂. 原油带CuRE2O3,稀土氧化物篇二:催化裂化的原料和产品及催化剂催化裂化的原料和产品及催化剂一. 催化裂化的原料催化裂化的原料范围广泛,可分为馏分油和渣油两大类.馏分油主要是直流减压馏分油（VGO）,馏程350_5_℃,也包括少量的二次加工馏分油如焦化蜡油等;渣油主要是减压渣油.脱沥青的减压渣油.加氢处理重油等.渣油都是以一定的比例掺入到减压馏分油中进行加工,其掺入的比例主要是受制于原料的金属含量和残炭值.对于一些金属含量很低的石蜡基原油也可以直接用常压重油作为原料.通常评价催化裂化原料的指标有馏分组成.特性因数K值.相对密度.苯胺点.残炭.含硫量.含氮量.金属含量等.（一）馏分组成对于饱和烃类为主要成分的直流馏分油来说,馏分越重越容易分裂所需条件越缓和,且残炭产率也越高,对于芳烃含量较高的渣油并不服从此规律.对于重质原料,密度只要小于0.92g/cm3 ,对馏程无限制.（二）烃类族组成含环烷烃多的原料容易裂解,液化气和汽油产率高,汽油辛烷值也高是理想的催化裂化原料.含烷烃多的原料也容易裂化,但气体产率高,汽油产率和辛烷值较低含芳烃多的原料,难裂化,汽油产率更低,液化气产率也低,且生焦多,生焦量与进料的化学组成有关.烃的生焦能力:芳烃＞烯烃＞环烷烃＞烷烃.（三）残炭残炭值反映了原料中生焦物质的多少.残炭值越大,焦产率就越高.馏分油原料的残炭值一般不大于0.4﹪,而渣油的残炭值较高,一般都在0.4﹪以上,致使焦炭产率高达_﹪（质）左右,热量过剩,因此解决取热问题是实现渣油催化裂化的关键之一.目前我国已有装置能处理残炭量高达7%_8%的劣质原料.（四）含硫.含氮化合物含硫量会影响裂化的转化率.产品选择性和产品质量.硫含量增加,转化率下降,汽油产率下降,气体产率产率增加.原料中的含氮化合物,特别是碱性含氮化合物能强烈的吸附在催化剂表面,中和酸性中心,是催化剂活性下降;中性氮化物进入裂化产物会使油品安定性下降.（五）金属金属包括碱性金属钠和铁.镍.钒.铜等重金属.它们大都以有机化合物的形式存在,分为挥发和不挥发两种.前者相当于一个平均沸点约6_℃的化合物,在碱性蒸馏时可能被携带进入作为催化裂化原料的减压馏分油中.不可挥发的重金属化合物作为一种胶体存在于渣油中.所以渣油以及来自焦化.减粘裂化和脱沥青等装置的油料中重金属含量都比较高,比馏分油高几十倍,甚至几百倍.二 .产品催化裂化的产品包括气体.液体和焦炭.（一）气体在一般工业条件下,气体产率约为_%__%,其中含有H2.H2S和C1_C4 等组分.C1_C2的气体叫干气,约占气体总量的_%__%,其余C3_C4 气体叫液化气（或液态烃）,其中烃含量可达50%左右.干气中含有_%__%的乙烯,它不仅可作为燃料,还可做生产乙苯.制氢等的原料.液化气中含有丙烯.丁烯,是宝贵的石油化工原料和合成高辛烷值汽油的原料;丙烷.丁烷可制取乙烯的裂解原料,也是渣油脱沥青的溶剂.同时,液化气也是重要的民用燃料气来源.（二）液体产物汽油:汽油产率约为30%_60%,其研究法辛烷值月80_90,又因催化汽油所含烯烃中,α-烯烃很少,且基本不含二烯烃,所以安定性较好.柴油:柴油产率约为0_40%,因含有较多的芳烃,所以辛烷值较直馏柴油低,由重油催化裂化得到的柴油的十六辛烷值更低,只有25_35,且安定性很差,这类柴油需要经过加氢处理,或与质量好的直馏柴油调和后才能符合轻柴油的质量要求.重柴油（回炼油）:是馏程在350℃以上的组分,可做回炼油返回到反应器内,以提高轻油收率,但因其含芳烃多（35%_40%）使生焦率增加,不回炼时就以重柴油产品出装置,也可作为商品燃料油的调和组分.油浆:油浆的产率约为5%__%,是从催化裂化分馏塔底得到的渣油,含少量催化剂细粉,可以送回反应器回炼以回收催化剂,但油浆含多环芳烃而容易生焦,在掺炼渣油时为降低生焦率要向外排出一部分油浆.油浆经沉淀除去催化剂粉称为澄清油,因多环芳烃含量较大（50%_80%）,所以是制造真焦的好原料,或作为商品燃料油的调和组分,也可作为加氢裂化的原料.（三）焦炭焦炭产率约为5%_7%,重油催化裂化的焦炭产率可达8%__%.焦炭是缩合产物,它沉积在催化剂表面上,使催化剂丧失活性,所以要用空气将其烧去使催化剂恢复活性,而焦炭不能作为产品分离出来.篇三:催化剂成分分析催化剂成分分析-中化科学研究所【中化科学研究所】在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低） [1] 而不改变化学平衡,且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂.据统计,约有90%以上的工业过程中使用催化剂,如化工.石化.生化.环保等.催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用.固体催化剂在工业上也称为触媒.催化剂自身的组成.化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样,具有高度的选择性（或专一性）.一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用,例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用,加快化学反应速率,但对其他的化学反应就不一定有催化作用.某些化学反应并非只有唯一的催化剂,例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁.氧化铁和氧化铜等等,氯酸钾制取氧气时还可用红砖粉或氧化铜等做催化剂.在化工生产.科学家实验和生命活动中,催化剂都大显身手.例如,硫酸生产中要用五氧化二钒作催化剂.由氮气跟氢气合成氨气,要用以铁为主的多组分催化剂,提高反应速率.在炼油厂,催化剂更是少不了,选用不同的催化剂,就可以得到不同品质的汽油.煤油.化工合成酸性和碱性色可赛思催化剂.汽车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮,利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二氧化碳和氮气.酶是植物.动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质,生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行,酿造业.制药业等都要用催化剂催化.我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应.而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,就是需要较长时间来完成化学反应.但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应.北京中科光析化工技术研究所分析手段:【色谱分析】是一种分离和分析方法,在分析化学.有机化学.生物化学等领域有着非常广泛的应用.【光谱分析】是根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法.【热分析】是指用热力学参数或物理参数随温度变化的关系进行分析的方法.【质谱分析】是指利用质谱或质谱联用仪器对样品进行质谱分析,以得到样品不同的质谱图谱表征数据和理化性能,实现样品的定性定量分析和数据表征,满足各科研院所和企业对质谱仪器分析的需求.【其他分析】除色谱分析.光谱分析.热分析以及质朴分析以外的分析手段.北京中科光析化工技术研究所。
催化裂化催化剂主要成分
催化裂化催化剂主要成分催化裂化是石油炼制过程中的重要环节，它通过在高温高压条件下将重质石油馏分转化为轻质石油产品，如汽油、柴油和液化石油气等。
催化裂化催化剂是催化裂化过程中的关键因素之一，它能够促进反应的进行，提高产率和选择性。
催化裂化催化剂的主要成分包括活性组分、载体和助剂。
活性组分是催化裂化催化剂的核心，它能够提供活性位点，促进反应的发生。
常见的活性组分主要包括铂、钯、镍、铜等贵金属和铁、铬、钼等过渡金属。
这些活性组分具有较高的催化活性和选择性，可以加速重质石油馏分的裂化反应，生成轻质石油产品。
载体是催化裂化催化剂的基础支撑材料，它具有较高的比表面积和孔隙结构，能够提供充足的催化活性位点，并且具有良好的稳定性和耐热性。
常见的载体材料主要包括氧化铝、硅铝酸盐、硅钢等。
这些载体材料具有较高的比表面积和孔隙体积，能够提供足够的催化活性位点，并且具有良好的稳定性和耐热性。
助剂是催化裂化催化剂的辅助成分，它能够改善催化剂的性能和稳定性，提高催化反应的效率和选择性。
常见的助剂主要包括稀土氧化物、硫酸铵、钾盐等。
这些助剂能够增加催化剂的酸性和碱性，提高催化剂的热稳定性和抗积碳性能，从而改善催化裂化反应的效果。
催化裂化催化剂的制备过程通常包括活性组分的负载、载体的制备和助剂的添加。
活性组分的负载是将活性组分与载体进行物理或化学吸附，使其均匀分散在载体的表面，增加催化剂的活性位点。
载体的制备是通过合成和煅烧等工艺，将原料转化为具有良好孔隙结构和稳定性的载体材料。
助剂的添加是在载体上加入一定量的助剂，通过改变催化剂的酸碱性质和热稳定性，提高催化剂的性能和稳定性。
催化裂化催化剂的性能主要取决于活性组分的选择和负载量、载体的比表面积和孔隙结构、助剂的种类和添加量等因素。
合理选择催化剂的成分和制备工艺，可以提高催化裂化反应的效率和选择性，降低能耗和环境污染。
因此，催化裂化催化剂的研究和开发对于石油工业的发展具有重要意义。
催化裂化催化剂的研究与应用
催化裂化催化剂的研究与应用催化裂化催化剂是石油化工领域中不可或缺的一种重要催化剂，广泛应用于液体油品、炼油催化裂化、合成气制法等多个领域。
该种催化剂是一种复杂的非均相催化剂，其对于石油产品优化和环境保护方面起到了极为重要的促进作用。
本文将对催化裂化催化剂的研究和应用进行概述。
催化裂化催化剂为固体催化剂，其主要成分是沸石(zeolite)、稀土氧化物、铝氧化物和硅氧化物等多种化合物的复合物。
催化裂化催化剂的研究主要包括催化剂的形貌、组成、酸碱性等方面。
其中，沸石的形貌对于催化剂的催化活性和选择性有着重要的影响。
研究表明，沸石晶体的孔径尺寸以及外表面的形貌等都会影响催化剂的选择性和反应速率。
而催化剂中的稀土氧化物和铝氧化物等助剂则能够增强催化剂的反应活性，提高催化剂的选择性，降低生产成本和节约能源等，广泛应用于石油化工生产中。
催化裂化催化剂在石化工业领域中应用广泛。
音乐中，常用勤能够将重质原油中的长链烃分子剥离，分解为较轻的芳烃、烷烃、烯烃等组成，并产生汽油、柴油等高附加值油品。
此外，催化裂化催化剂还广泛应用于合成气制法、脱氮除硝催化剂等多个领域。
3. 催化裂化催化剂的发展趋势近年来，随着石化工业的不断发展，催化裂化催化剂的研究趋向于多向化发展，涉及到催化剂的性能和成本两个方面。
一方面，随着环保法规和市场需求的提高，研究人员将着重于提升催化剂的选择性，并控制产物的碳五环含量等。
另一方面，研究人员将致力于提高催化剂的活性、耐高温性、抗中毒性和寿命等，以降低生产成本并实现可持续发展。
结语催化裂化催化剂是石油化工领域中不可或缺的一种重要催化剂，其研究和应用是石化工业的重要组成部分。
随着环保法规和市场需求的提高，研究人员将继续致力于催化裂化催化剂的研究和开发，并为我们的生活和环境质量做出贡献。
催化裂化催化剂
催化裂化催化剂催化裂化催化剂是一种具有特殊作用的化学物质，在物理学和化学的研究中起着重要作用。
它们常用于生物化学，有机化学，无机化学，营养学，药物化学，电化学和环境化学中，可以大大缩短反应时间，提高反应效率，节省能源，节约空间，从而更有效地为人们服务。
1. 催化裂化催化剂的作用- 降低反应活化能：催化剂分解反应物，使反应的活化能达到足够的低水平，从而使反应过程可以顺利进行。
- 抑制非催化反应：催化剂结合不参与反应的分子，阻止它们参与和持续的反应，因此，大大抑制了惰性分子，使反应更加有效率。
- 促进反应：催化剂可以在分子上形成特殊的反应态，并大大提高反应速度，促进反应顺利进行，使反应可以更有效地完成。
2. 催化裂化催化剂的选择- 选择催化剂时，要考虑被催化反应物的性质，例如：大部分催化剂只能催化液态的材料，但也有一些可以作用于固体物质的催化剂；- 还要考虑反应的条件，例如高温，低温，缺氧，高压等，反应的催化剂以及反应条件都是影响催化活性的关键因素；- 另外，要考虑催化剂的毒性，催化活性和相容性，选择的催化剂应该有较高的催化活性和较低的环境毒性。
3. 催化裂化催化剂的应用- 催化裂化催化剂用于液态燃料的低温催化燃烧，可以有效提高汽油和柴油等液态燃料的热效率；- 用于催化分解氧化物，可把硫氧化物和其他气态污染物分解为清洁的原料；- 也用于原料的催化裂解，可用于制备碳氢化合物，碳烃，溶剂和其他有机产品； - 催化裂化催化剂也用于homeostasis反应中，帮助维持身体正常情况；- 再大型工业反应中，也会使用到催化裂化催化剂，比如碳烃裂解，烯烃裂解，烯烃制备和提取等等，以有效地完成大面积反应。
总之，催化裂化催化剂是一种能够显著提高反应效率的特殊化学物质，用于广泛的研究领域，几乎无处不在。
如果遵循正确的选择原则，就可以获得良好的成果。
当然，还是要注意催化裂化催化剂的安全性，以免出现危险情况。
催化裂化催化剂
催化裂化催化剂一、关于催化剂所谓催化剂就是能够将有可能发生的化学在其存在的条件下加速反应的物质。
而自身的组成和质量在反应后保持不变。
因此，它不能使不可能发生的化学反应在其存在的条件下变为可能。
另外，不同的催化剂会产生不同的反应加速，同各催化剂也是如此。
这些都取决于催化剂的化学组成和物理结构。
也就是说催化剂具有选择性。
催化剂的种类繁多，但就催化裂化而言，应大致分为三种：即天然白土催化剂、合成硅铝催化剂和分子筛催化剂。
催化剂的发展历史也是按这个顺序走到今天的，性能也变的越来越好。
天然白土催化剂的主要成份也是硅酸铝，因为化学组成中的与物理结构上的不规则无定型，使应用效果较后两种较差。
现已不再作为催化裂化剂使用。
合成硅酸铝催化剂的主要成份也是硅酸铝，应用较为广泛，现仍是多数固定床反应器应用的首选。
由于是合成催化剂，化学组成中的杂质得到清除，物理结构也被优化筛分，使质量得到很大改善。
分子筛催化裂化催化剂是今后催化剂发展的必然方向，因为它是在合成催化裂化催化剂的基础上改进提高的，所以是在起点更高的基础上研究发展起来的。
主要改进方面是将具有规整结晶的硅铝“分子筛”均匀分布在催化剂担体上，从而实现了对催化裂化催化剂的要求（约占10～15%）。
二、催化剂的化学组成与物理结构催化剂的化学组成，它是由SiO2、Al2O3、H2O为主要成份组成的。
上述厂部份占其总量的97.5～99.5%。
二氧化（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）以及结构水（H2O）的结合，形成了结构复杂的硅、铝氧化物。
其中含量很少的水是必要的活性组份。
而其它1%不是化合物而是催化裂化催化剂的，制造中应尽力除去。
纯粹的SiO2和Al2O3是没有明显活性的，只有按一定比例结合方能显示其活性，并且有少量结构水存在情况下会使活性大大提高。
工业上合成分为低铝（SiO2 /Al2O3分子比为12）和高铝（SiO2 /Al2O3分子比为5）两种，区别主要是高铝较低铝在热稳定性及耐磨性上占优，但价格要高出低铝成本的10%。
经典：催化裂化(分析的很全面)
强吸热反应：分解、脱氢反应，热效应很大； 放热反应：氢转移、缩合、异构化是放热反应，但
其热效应小；
催化裂化反应总体表现为吸热反应。
25
随着反应深度的增加，各种反应所占的比例有变化，其
中放热反应所占的比例上升，故总的热效应有所降低。
反应热，kJ/kg产物
800
700
600
500
400
300
生成小分子的烷烃和烯烃，生成的烷烃还可以进一步 分解成更小的分子。
9
烷烃反应特点：
异构烷烃的反应速度比正构烷烃快
烷烃分解时，分子中碳链两端的碳碳键很少发生分解
烷烃的裂化可写成通式：
C nH 2 n 2 C m H 2 m C P H 2 P 2
10
(2). 烯烃 烯烃是一次分解反应的产物，很活泼，反应速度快，在
27
单程转化率：指总进料(包括新鲜原料、回炼油、回炼油
浆)一次通过反应器的转化率
反映了反应条件
的苛刻程度
单程转 气 总 化 体 汽 进 率 焦 油 料 1 炭 0 %0
总转化率：以新鲜原料为基准不考虑回炼油和回炼油浆
总转化 气新 率 体 汽 鲜 油 焦 原 炭 1料 0% 0
回炼比：回炼油量（包括回炼油和回炼油浆等）比新鲜原
第九章 催化裂化
Catalytic Cracking
1
第一节 概述
燃料生产中一个重要的问题
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
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）
石油炼制技术：催化裂化催化剂精选PPT
贵金属，以Al2O3或SiO
2-Al2O3作为载体。
三、催化裂化催化剂的使用性能 （一）活性 1.微反活性法：在微型固定式流化床反应器，所得反应
产物中的(<204℃的汽油+气体+焦炭)质量占总进料量 的百分数即为该催化剂的微反活性(MA) 微反活性只是一种相对比较的评价指标，它并不能完全 反映实际生产的情况。 2.平衡活性的高低取决于催化剂的稳定性新鲜催化剂 的补充量
PI>750污染催化剂 PI>900严重污染
（五）流动性能和抗磨性能
催化剂粒度一般要求在20～80μm之间 催化剂粒度>80μm
，催化剂的流动性变差，对设备的 磨损较大。
适当的细粉(<40μm)含量可以改善流化质量，细粉在 粗颗粒之间起了润滑作用，改善了催化剂流化性能；
采用“磨损指数”来评价微球催化剂的机械强度； 通常要求微球催化剂磨损指数≯3%~5%。
工业上使用的钝化剂主要有锑型、铋型和锡型三类； 锑型和铋型主要是钝镍，而锡型主要是钝钒。目前使用比 较广泛的是锑型钝化剂； 钝化剂的加入量一般认为以催化剂上的锑/镍比为0.3～1.0 为宜。
3． CO助燃剂
CO助燃剂的作用是促进烟气中的CO氧化成CO2；
目前广泛使用的助燃剂的活性组分主要是铂、钯等
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。 1．水热失活 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。
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 化剂表面的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降； 结焦失活的程度与催化裂化反应的生焦速率密切相关。
石油炼制技术
催化裂化
第三节 烃类的催化裂化反应
• 三、催化裂化的反应机理 关于烃类催化裂化反应机理，有许多种学说。这其中以正碳离
子机理广泛被人们所接受。 • 正碳离子：烃分子中有一个碳原子的外围缺少一对电子，因而形成带
正电的离子。 1、下面举例说明正碳离子机理
4、芳构化反应 芳构化反应，可以提高产品中的芳烃，从中提高汽油的辛烷值，
但是对柴油的十六烷值有不利的影响。 在催化裂化条件下，芳构化的反应速度较低，高温有利于芳构
化反应。
5、叠合反应和烷基化反应
这两个反应都是小分子变成大分子的反应，它们是生成焦炭的 反应，因此加快这样的反应会使产品中的焦炭产率增加，在生产中要 控制这样的生焦反应。
（3）各种烃类在催化剂表面的吸附能力 从烃类的七个反应过程我们可以看出，烃类进催化裂化反应的
先决条件是在催化剂表面上的吸附。 根据实验数据，各种烃类在催化剂上的吸附能力按其强弱顺序
大致可以排列如下： 稠环芳烃＞ 稠环环烷烃＞烯烃＞单侧链的单环芳烃＞环烷烃＞
烷烃。 在同一族中，大分子的吸附能力比小分子强。
第三节 烃类的催化裂化反应
一、催化裂化的化学反应类型 1、分解反应 它是催化裂化的主要反应，几乎所有的烃类都能进行，特别
是烷烃和烯烃。 分解反应是烃分子中C—C键断裂的反应，分子中C—C键能变
化如下： C1—C2的键能为301KJ； C2—C3的键能为268KJ； C3—C4的键能为264KJ； C4—C5及其它中部的键能为264KJ。
中性分子最终形成正碳离子的条件：一是要有烯烃，二是要有
质子。
烯烃：如果原料中有二次加工产物，如焦化蜡油等可以提供烯 烃。如原料本身包含烯烃，也会由饱和烃在催化温度下因热反应而产 生烯烃。
催化裂化催化剂
催化裂化催化剂是一种用于催化裂化反应的化学物质，它可以促进反应的速度，节省
能源，减少废物，提高反应的效率和质量。
催化裂化反应是一种有机反应，它可以通过将
大分子的碳链分割成更小的碳链或气体而产生。
催化裂化催化剂是一种有机物，如硫酸盐、硅酸盐、过氧化物和酸类催化剂，它们具有活性位点，可以激活反应物，使反应变得更快、更有效。
催化裂化催化剂的主要应用是在石油和其他烃类化合物的加工中，以便用于生产汽油、柴油和其他燃料。
它们还可用于制造化学品，如聚合物、纤维素和合成橡胶，以及用于生
物燃料生产的烃类化合物，如乙醇和乙酸乙酯。
此外，催化裂化催化剂还可用于石油加工
中的其他反应，如裂化、氢化、烯烃交换、氧化和还原反应等。
催化裂化催化剂的使用具有一定的风险，由于其高活性，它们可能会对人体和环境造
成污染，因此应及时处理和储存。
此外，还应注意控制蒸汽压力，检查催化剂的活性，以
及控制反应温度，以确保反应的有效性和安全性。
总之，催化裂化催化剂是一种重要的化学物质，它可以提高反应的效率和质量，减少
能源消耗，提高生产率，在石油加工中具有重要作用，但它也存在一定的风险，应该加以
重视。
催化裂化催化剂主要成分
催化裂化催化剂主要成分催化裂化是石油炼制工艺中的一项重要技术，用于将重质石油馏分转化为轻质石油产品。
而催化裂化催化剂则是催化裂化过程中不可或缺的关键元素。
催化裂化催化剂主要由活性组分、载体和助剂组成。
活性组分是催化裂化催化剂的核心成分，它决定了催化剂的催化活性和选择性。
常见的活性组分包括铂、钯、铑等贵金属，以及铝、硅、硼等非贵金属。
这些活性组分能够与石油分子发生反应，并在反应过程中发挥催化作用，促进分子的裂化和转化。
其中，贵金属常用于加氢反应，非贵金属则主要用于非加氢反应。
载体是催化裂化催化剂的支撑物质，主要用于提高催化剂的稳定性和机械强度。
常见的载体材料有沸石、硅铝酸盐、氧化铝等。
载体具有较大的比表面积和适当的孔隙结构，能够提供活性组分的分散度和催化反应所需的表面活性位点。
此外，载体还能够吸附和保持反应物分子，促进反应的进行。
助剂是催化裂化催化剂中的辅助成分，主要用于改善催化剂的物化性质和催化性能。
常见的助剂包括钠、钾、锰、钴等金属离子，以及磷酸根、硼酸根等阴离子。
助剂的添加可以调节催化剂的酸碱性、氧化还原性和表面性质，从而提高催化剂的催化活性和选择性。
催化裂化催化剂的合成过程通常采用浸渍法、共沉淀法、离子交换法等方法。
在合成过程中，需要控制活性组分、载体和助剂的配比和添加顺序，以确保催化剂的成分均匀分布和良好的物相结构。
此外，还需要进行干燥、活化和硫化等后处理步骤，以提高催化剂的催化活性和稳定性。
催化裂化催化剂的性能与其成分密切相关。
活性组分的种类和含量直接影响催化剂的活性和选择性。
载体的比表面积和孔隙结构对催化剂的反应活性和承载能力有重要影响。
助剂的添加可以调节催化剂的物化性质和催化性能。
因此，在催化裂化工艺中，选择合适的催化裂化催化剂成分是实现高效转化和优质产品的关键。
催化裂化催化剂主要由活性组分、载体和助剂组成。
活性组分是催化剂的核心成分，决定了催化剂的催化活性和选择性。
载体是催化剂的支撑物质，提供活性组分的分散度和反应所需的表面活性位点。
催化裂化原理(2)
A沸石
4. 催化裂化与催化裂解催化剂－－裂化催化剂
八面沸石为立方晶胞，大小为2.5nm，包含
111
192个硅氧和铝氧四面体。晶胞的大小
24.9
随着Si/Al比的变化而变化。
晶胞中的每个方钠石笼通过
o
A
晶胞常数,
六元环的氧桥与其它
24.8
4个方钠石笼相连。
10个方钠石笼
围成一个超笼，
直径为
24.7
Si O
Si
O O
OH Si O
O O Si
Si O
OH
HO
O
OH
Al- H+ O
-4H2O, -NH3
Si
Si O O
O OO Si Si
O
Si O O
O Si
Si O
OH
HO
O O
Si HO
O O
Si
Si O
O O
Si
O
O O
O
Si O
HO
O O
Si HO
O O
Si
Si O
O O
Si
O
O O
O
Si O
硅溶胶形成后，在溶液中加入铝盐并水解，六配位的铝离子与硅溶胶颗粒表面反应， 包括氢氧化铝与硅羟基脱水缩合。过量的硅溶胶和低于3.0的pH值有助于Al－O－Si而 不是Al－O－Al键的形成。经过该反应，铝离子进入了硅胶颗粒的表面。
NH3
H2O
OH2
Al
HO
HO
OH
HO
O
OH
OH OH
O
Si O
Si
4. 催化裂化与催化裂解催化剂－－裂化催化剂
烃类的催化裂化反应
实验证明温度和催化剂活性对氢转移反应影响很大。如果要生产 碘值低的汽油，则可采用较低的反应温度和活性较高的催化剂，以便 促进氢转移反应，降低汽油中的烯烃含量。若要提高汽油辛烷值，则 应采用高反应温度，以加速分解反应，抑制氢转移反应，使汽油中烯 烃含量增加。
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.
4
（4）环烷烃的分解反应
自环上断开生成异构烯烃。
如果环烷烃带侧链较长时，则可能断侧链。
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.
5
• （4）芳烃的分解反应 芳烃的环很稳定，不易打开，但是烷基芳烃很容易断侧链 。
这种反应又称脱烷基反应，侧链越长，越容易脱落。而且至少要 有3个碳的侧链才易脱落，脱乙基比较困难，单环芳烃不能脱甲基， 而且只能进行甲基转移反应，只有稠环芳烃才能脱掉一部分甲基。
事实上，随着反应温度的提高，两者反应速度都提高，但是分解反 应提高的比氢转移反应的大，所以温度提高，分解反应加剧，产品的 烯烃含量增加，汽油的辛烷值提高，温度降低，相对的提高氢转移反 应，产品的饱和度加大，汽油的辛烷值降低，汽油的安定性好。故我 们可以通过反应温度控制和改变产品的质量
3、氢转移反应氢 转移反应对产品的质量影响较大，从反应本身看，由于使烯烃饱
和特别是二烯烃饱和，所以氢转移反应可以提高汽油的安定性，同时 由于烯烃的减少，汽油的辛烷值有所下降。
在催化裂化过程中，氢转移反应是可以控制的，从而实现对产品 性质和质量的控制。氢转移反应与反应温度和催化剂的活性有关。氢 转移反应是催化裂化和热裂化最主要的区别。下面我们讨论温度和催 化剂活性对氢转移反应的影响。 ⑴ 温度的影响
催化裂化 催化剂
催化裂化催化剂催化裂化是一种重要的石油炼制工艺，通过催化剂的作用，将高碳链烃分子裂解成低碳链烃分子，以提高汽油和石脑油的产量。
催化裂化催化剂是实现这一过程的关键。
本文将介绍催化裂化催化剂的种类、性质以及其在催化裂化过程中的作用。
催化裂化催化剂主要分为固体酸催化剂和金属催化剂两大类。
固体酸催化剂是指在催化裂化过程中，通过酸性中心催化裂解反应的催化剂，常见的固体酸催化剂有沸石、氧化铝、硅铝酸盐等。
金属催化剂则是指通过金属离子或金属团簇催化裂解反应的催化剂，常见的金属催化剂有铂、钯、镍等。
固体酸催化剂具有良好的耐热性和抗积碳性能，能够在高温条件下催化裂解重质烃分子。
而金属催化剂具有较高的催化活性和选择性，能够在较低温度下实现催化裂解反应。
因此，在实际催化裂化工艺中常常采用固体酸催化剂和金属催化剂的复合催化剂，以充分发挥两者的优势。
催化裂化催化剂的性质对催化裂化过程有着重要影响。
首先，催化裂化催化剂应具有较高的酸性或金属活性，以提供充足的催化活性中心。
其次，催化裂化催化剂应具有较高的表面积和孔容，以增加反应物与催化剂的接触面积，提高催化效率。
此外，催化裂化催化剂还应具有良好的稳定性和抗中毒性能，以延长催化剂的使用寿命。
在催化裂化过程中，催化剂起着至关重要的作用。
首先，催化剂能够降低裂解反应的活化能，加速反应速率。
其次，催化剂能够提高裂解反应的选择性，促使重质烃分子首先裂解成轻质烃分子，从而提高汽油和石脑油的产量。
此外，催化剂还能够防止副反应的发生，提高产品质量。
因此，正确选择和使用催化裂化催化剂对于提高催化裂化工艺的经济效益和产品质量具有重要意义。
在实际应用中，催化裂化催化剂的选择应根据原料性质、工艺条件和产品要求等因素综合考虑。
同时，为了提高催化剂的利用率和降低生产成本，还需要对催化剂进行再生和再利用。
催化剂再生是指通过热解、氧化或还原等方法，将失活的催化剂恢复活性，以延长催化剂的使用寿命。
催化剂再利用则是指将用过的催化剂进行修复和再生，以降低生产成本。
催化裂化催化剂成分
催化裂化催化剂成分篇一：催化裂化催化剂催化裂化催化剂在通常的反应条件下，从热力学角度来判断，烃类可以进行分解、异构化、芳构化、氢转移、叠合、烃化等多种反应，但反应速度各异，这样就可以利用催化剂选择性地加速这些反应中所希望的反应，而抑制那些不希望发生的反应，从而达到提高产品质量改善产品分布的目的，这是热裂化过程所达不到的。
例如为了提高汽油辛烷值，设法使催化剂能选择性加速异构化反应而抑制氢转移反应和不饱和烃进一步脱氢生焦的反应。
催化剂基本术语?比表面积：单位质量催化剂的内外表面积之和。
?孔体积：单位质量催化剂所含有的空隙体积。
?平均孔径：孔体积与比表面积之比。
?选择性：将进料转化为目的产品的能力。
一、催化剂的种类、组成和结构1、分类工业上所使用的裂化催化剂虽品种繁多，但归纳起来不外乎三大类：?天然白土催化剂?无定型合成催化剂?分子筛催化剂。
天然白土催化剂工业催化裂化装置最初使用的经处理的天然白土，其主要活性组分是硅酸铝。
无定型合成催化剂天然白土被人工合成硅酸铝所取代。
特点：具有孔径大小不一的许多微孔，一般平均孔径为4—7nm，比表面积可达500—700m2/g。
硅酸铝的催化活性来源于其表面的酸性2、硅酸铝催化剂的结构3、分子筛催化剂特点分子筛催化剂在催化裂化中的应用是催化裂化技术的重大发展。
?与无定型硅酸铝相比具有的特点：具有更高的选择性、活性和稳定性，比表面600—800m2/g。
?分子筛是一种具有晶格结构的硅铝酸盐——又称沸石。
?重要特点：稳定、均一的微孔结构。
有分子大小数量级。
?按其组成及晶体结构的不同可分为多种类型。
分子筛催化剂分子筛催化剂是60年代发展起来的一种新型的高活性催化剂。
它的出现，使流化催化裂化工艺发生了很大变化，装置处理能力显著提高，产品产率及质量都得到改善。
分了筛又名结晶型沸石，是一种具有规则晶体结构的硅铝酸盐，在它的晶格结构中排列者整齐均匀，大小一定的孔穴，只有小于孔径的分子才能进入其中，而直径大于孔径的分子则无法进入。
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采用“磨损指数”来评价微球催化剂的机械强度 通常要求微球催化剂磨损指数≯2
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三、工业用分子筛催化剂的种类
1．REY型分子筛催化剂
裂化活性高、水热稳定性好、汽油收率高的特点，但
其焦炭和干气的产率也高，汽油的辛烷值低 2．USY型分子筛催化剂 其稳定性提高、耐热和抗化学稳定性增强,氢转移反 应活性降低,因此它的产物中烯烃含量增加、汽油辛烷值
有很大的内表面，新鲜分子筛催化剂的比表面积为600～
800m2/g
分子筛是晶格结构，孔排列均匀，孔径大小均匀，其孔
径大小为分子大小的数量级
研究结果表明，分子筛催化剂的表面也具有酸性，由质
子酸和非质子酸形成的酸性中心是分子筛催化剂活性的
主要来源
经离子交换的分子筛，其活性比无定型硅酸铝催化剂高
★ 用稀土金属离子(如铈、镧、镨等)置换得到的稀土-Y型 分子筛，因稀土元素可用符号 RE 表示，故可缩写成 REY 型分子筛 ★ 兼用氢离子和稀土元素离子置换得到的RE-H-Y型分子筛
★ 由H-Y型分子筛经脱铝得到的具有更高硅铝比的超稳Y型
分子筛
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与无定型硅酸铝相似，分子筛也是一种多孔性物质，具
主要成分是氧化铝和氧化硅，依铝含量不同，合成硅酸铝
又分为低铝和高铝两种
质子酸和非质子酸形成的酸性中心就是硅酸铝催化剂的活
性来源，它们能引发正碳离子反应
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2．结晶型硅铝盐催化剂(分子筛催化剂)
也称为结晶型泡沸石，是以SiO2和Al2O3为主要成分的具有
晶格结构的结晶硅铝盐
第三节
催化裂化催化剂
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炼油工艺学
1
催化剂：能够改变化学反应速度而本身不发生化学反 应的物质 催化剂的催化作用：改变化学反应的速度 有关催化剂的催化作用，有以下几点说明：
催化剂参与催化化学反应，但反应前后本身不发生变化 催化剂只能促进那些从热力学角度判断可能进行
的反应
催化剂只能加快反应速度，不能改变化学反应平衡
提高、焦炭产率降低
3．REHY型分子筛催化剂 兼有REY和HY分子筛的特点，其在保持REY分子筛的较 高活性和稳定性的同时，也改善了反应的选择性
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选择催化剂的参考原则： ① 在掺炼渣油的比例增大时，要选用REHY乃至USY催化剂； 若原料的重金属含量高，则宜选用具有较小表面积的基 质的USY催化剂； ② 当要求的产品方案从最大轻油收率向最大辛烷值方向变 化时，催化剂的选择也应相应地从 REY 向 REHY 以至 USY 型 催化剂方向转变； ③ 根据现有装置的具体条件尤其是制约条件来选用催化剂
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炼油工艺学
21
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炼油工艺学
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辛烷值助剂的加入量约为系统催化剂藏量的10～20%，
补充量为0.1～0.4kg/t原料油
加入辛烷值助剂以后，汽油的 MON 可提高1.5～2个单
位，RON 可提高2～3个单位
使用辛烷值助剂后，一般情况下轻质油收率降低1.5～
催化剂的稳定性则更好
★ REY(三价)分子筛>AE(二价)分子筛>碱(一价)分子筛>H
分子筛
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4．选择性 (selectivity)
表示催化剂增加目的产品和减少副产品的选择反应能力 “汽油产率/转化率”或“焦炭产率/转化率”来表示 裂化催化剂在受重金属污染以后，其选择性会变差 裂化气中的H2/CH4比值不仅可反映重金属污染的程度，
而且也可反映催化剂选择性的变化。
分子筛催化剂的选择性优于无定型硅酸铝
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5．筛分组成和机械强度
筛分组成一般要求在20～80μm之间 通常把催化剂粒度分成四个部分：0～20μm，20～40μm,
40～80μm，>80μm
适当的细粉(<40μm)含量可以改善流化质量，降低催化
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2．活性（activity)
评价催化剂促进化学 反应的能力大小
微反活性法：在微型固定式流化床反应器中放置5.0g待
测催化剂，采用标准原料(我国规定用大港235～337℃
的轻柴油)，在反应温度为460℃，重量空速为16h-1， 剂油比为3.2的反应条件下反应70s，所得反应产物中的 (<204℃的汽油+气体+焦炭)质量占总进料量的百分数即 为该催化剂的微反活性(MA)
催化剂提高反应速度，主要是改变了反应历程，降
低了反应活化能。
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K A e
自由基途径： 210～293kJ/mol
E / RT
正碳离子途径： 42～125kJ/mol
在工业催化裂化中，催化剂不仅对处理能力、产品产率和
产品质量起着主要影响，而且对生产成本也有着重要影响
合成高铝硅酸铝
结晶型硅铝酸盐：即分子筛催化剂
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炼油工艺学
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1．无定型硅酸铝催化剂
经过酸化处理的天然活性白土和具有更高稳定性的人工合
成的硅酸铝
无定型硅酸铝催化剂具有孔径大小不一的许多微孔，一般
平均孔径 4 ～ 7nm ，新鲜硅酸铝催化剂的比表面积可达 500～700m2/g ,孔容为0.4～0.7ml/g。
★ 分子筛的价格高，采用担体可以降低催化剂的成本
★ 在重油催化裂化中，担体可以起到预裂化的作用
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对分子筛活性的来源有两种解释，但都不完善:
与硅酸铝一样，表面具有酸性，也是由质子酸
和非质子酸引起的；
分子筛晶体结构存在着静电场，使被吸附物分
子极化而促进反应
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目前国内的情况大约是催化剂单耗0.5～1.5kg，中石化规
定单耗在0.75以下
催化剂还对操作条件、工艺过程和设备型式的选择有重要
影响
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一、催化裂化催Leabharlann 剂的种类、组成和结构工业上广泛使用的裂化催化剂可分为两大类：
无定型硅酸铝：包括天然白土、合成低铝硅酸铝、
2.5%，LPG 收率约增加50%
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炼油工艺学
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2．金属钝化剂
工业上使用的钝化剂主要有锑型、铋型和锡型三类
锑型和铋型主要是钝镍，而锡型主要是钝钒。目前使用比
较广泛的是锑型钝化剂
钝化剂的加入量一般认为以催化剂上的锑 /镍比为0.3～1.0
为宜
目前使用的绝大部分钝化剂都有毒性，使用时应注意安全
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四、裂化催化剂助剂
1．辛烷值助剂
主要活性组分是一种中孔择形分子筛，最常用的是ZSM-5
分子筛
ZSM-5分子筛的主要功能是有选择性地把一些裂化生成的、
辛烷值很低的正构 C7 ～ C13 烷烃或带一个甲基侧链的烷烃 和烯烃进行选择性裂化生成辛烷值高的 C3～C5烯烃，而且 C4、C5异构物比例大，从而提高了汽油的辛烷值
在我国，水热老化的条件是使催化剂在800℃、常压、
100%水蒸气下处理4h或17h
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炼油工艺学
3．稳定性 (stability)
稳定性指催化剂耐高温和水蒸气老化的性能，由水热处理前
后活性比较来评价。既催化剂在使用过程中保持活性的能力
催化剂稳定性的评价
★ 一般高铝硅酸铝的稳定性优于低铝硅酸铝，而分子筛
微反活性只是一种相对比较的评价指标，它并不能完全
反映实际生产的情况
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新鲜催化剂在开始使用一段时间后，活性急剧下降，待降
到一定程度以后则缓慢下降，因此初活性不能真实地反映
实际生产情况
在测定新鲜催化剂的活性前，须先将催化剂进行水热老化
处理，目的就是使测定结构能较接近实际的生产情况
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Si 或 Al
八面沸石笼 或超笼
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人工合成的分子筛是含有钠离子的分子筛，它没有催化活性，
钠离子可以用离子交换的方式与其他阳离子置换
目前工业上裂化催化剂主要有四种:
★ 以氢离子置换得到的 H-Y 型分子筛，置换的方法是先用
NH4+置换Na+，然后加热除去NH3即剩下H+
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3．CO助燃剂
CO助燃剂的作用是促进烟气中的CO氧化成CO2 目前广泛使用的助燃剂的活性组分主要是铂、钯等
贵金属，以Al2O3或SiO2-Al2O3作为载体
其它的助剂，例如钒捕集剂、硫转移剂等
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与无定型硅酸铝相比，分子筛催化剂具有更高的选择性、
活性和稳定性
特点：具有稳定的、均一的微孔结构, 具有很大的内表面
按分子筛的组成和晶体结构不同可分为 A 型、 X 型、 Y 型及
丝光沸石等几种
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X、Y型佛石的晶体结构相同，但它们的硅铝分子比 （SiO2/Al2O3）不同： X型沸石 Si/Al = 2～3； Y型沸石 Si/Al = 3～6。
炼油工艺学
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二、裂化催化剂的使用性能
1．密度