催化裂化3PPT幻灯片
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
已知烟气分析数据和进入再生器的主风流量，可以按 以下方法计算烧焦量，焦碳中H/C比。
再生器烧焦量：
Ch=V1(3.78+0.242CO2+0.313CO-0.18O2)/[100(CO2+CO+O2)] （kg/h）
V1—进入再生器的干空气量Nm3/h，V1=V2/(1+e) V2—湿空气量Nm3/h; e—水蒸气和干空气的分子比。 CO2，CO，O2----分别为在干烟气中的体积分数。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
焦炭的经验分子式为（CHn)m，n＝0.5～1.0。 ③再生反应 催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭， 即焦炭中的C和H被空气中的O2燃烧的氧化反应，再生反 应的产物是CO2、CO和H2O。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
④再生反应热（P376） 再生反应是放热反应，热效应相当大，足以提供本装 置热平衡所需的热量。 把焦炭看作是C和H单质的混合物，分别计算燃烧热， 再计算总和。
9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题4：某催化裂化装置进入再生器的总的空气 量为1050Nm3/min，再生烟气中的CO为 0.08838%，O2为5.9762%，CO2为12.1632%，空 气中水蒸汽与干空气的分子比为0.012，试计算总 烧焦量，总焦碳中H/C比是多少？（ 4321kg/h， 0.098）（带经验式4314,0.0996）
C 2 C 2 O 33 k/8 k J 7 g C 3
C 0 .5 O 2 C O 1 0 2 5 8 k J /k g C
H 2 0 .5 O 2 H 2 O 11k9 /k J8 g H 90
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
➢ 这种计算方法实际上是把焦炭看成是碳和氢的混合物
，实际计算中还须从总热效应中扣除某一个数值以对 燃烧热作出修正
➢ 常见的修正方法如ESSO法(焦炭脱附热的数值为总热
效应的11.5%)、PACE法(从总热效应中扣除5～10%的 水脱附热)等
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
烧焦放热中有11.5%消耗在焦炭脱附过程中，故 可利用热＝总热－焦炭脱附热
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
二、裂化Cat.的再生
1、再生方法 烧去Cat.上所沉积的焦炭。 恢复Cat.的活性和选择性，为反应过程提供热量。 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。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
①待生剂：在工业上把经反应沉积了焦炭的催化剂。 ②再生剂：再生除去部分焦炭的催化剂。 2、再生要求 无定型的硅酸铝Cat.：再生后含碳量为0.3～0.5%； 分子筛Cat.：再生后含碳量＜0.2%以下。 3、再生反应和反应热* ①焦炭分子式 焦炭是一种缩合产物，主要成分是C和H。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
4、再生反应动力学 再生反应速率直接影响Cat.的活性、选择性和装置生 产能力。 再生反应速率决定于焦炭中碳的燃烧速率。由烧碳本 征反应动力学方程式看出 （1）影响烧碳反应速率的主要因素
或 Q用＝Q总－Q脱＝Q总×(100－11.5)%
⑤影响再生反应热的主要因素 反应热的数值与焦炭中的H/C和烟气中CO2/CO有关。 若H/C比值↗，放热↗； CO2/CO比值↗，放热↗。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
通常在计算再生热时，是根据元素碳和元素氢的燃烧
发热值并结合焦炭的H/C以及烟气中的CO2/CO来计算再 生反应热，此计算值为再生反应的总热效应 。
工业催化裂化所产生的焦炭包括： ➢ 催化焦:烃类在催化剂活性中心上反应时生成的焦炭 ➢ 附加焦：原料中的焦炭前身物（稠环芳烃）在催化剂表面上 吸附、经缩合反应生成的。 ➢ 可汽提焦：重质烃类 ➢ 污染焦：重金属沉积造成的
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
③毒物引起的失活 裂化Cat.的毒物主要是重金属(Fe、Ni、Cu、V)、钠和 碱性氮化合物。 (2)Cat.的平衡活性 新鲜Cat.的活性不能反映装置中实际的Cat.活性。 在实际生产中，用“平衡活性”来表示装置中Cat.活 性。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
##例题1：某催化裂化装置烧焦炭量为11.4t/h，焦 中H/C（质量比）=8/92，再生烟气中CO2/CO（体 积比）为1.5，求烧焦放热为多少？
（36553*104KJ/h）
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焦炭燃烧所需主风量（湿空气量）
例题2：已知烟气中氧含量为0.5%（V）， CO2/CO（体积比）为1.5。焦中H/C（质量比） =10/90，烧焦量为11.4t/h，空气中水蒸汽与干空 气的质量比为0.01，计算燃烧所需要的空气量。 (1792m3/min)多算几遍
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焦碳中H/C比 H/C=[8.93-0.425（ CO2+O2）-0.257CO]/ (CO2+CO) 主风单耗=湿空气量/烧焦量 （Nm3/kg) 耗风指标：燃烧1kg焦炭所需要的干空气量。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
计算干烟气的组成： CO%=(8.93-0.425O2)/[(1+a）H/C+0.425a+0.257] CO2%=aCO%
9.4 催化裂化催化剂失活与再生
一、催化剂的失活
催化剂的失活*：在反应-再生过程中，Cat.的活性和选 择性不断下降的现象。
(1)催化裂化Cat.失活性的原因* ①水热失活 在高温和水蒸气作用下，裂化Cat.的比表面积↙、孔容 ↙，分子筛晶体结构破坏。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
②结焦失活：焦炭沉积在Cat.的表面上，覆盖在Cat.的活性 中心，使其活性和选择性↙。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题3：已知干烟气组成：CO2=9.2%，CO=8.0% ，O2=1.4%（均为体积百分数），干烟气流量为 44800标m3/h，新鲜原料量为75t/h，干空气中 O2/N2=21/79（体积比）。
求：1）理论氧气量； 2）烧焦产生的水量； 3） 焦炭产率。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
已知烟气分析数据和进入再生器的主风流量，可以按 以下方法计算烧焦量，焦碳中H/C比。
再生器烧焦量：
Ch=V1(3.78+0.242CO2+0.313CO-0.18O2)/[100(CO2+CO+O2)] （kg/h）
V1—进入再生器的干空气量Nm3/h，V1=V2/(1+e) V2—湿空气量Nm3/h; e—水蒸气和干空气的分子比。 CO2，CO，O2----分别为在干烟气中的体积分数。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
焦炭的经验分子式为（CHn)m，n＝0.5～1.0。 ③再生反应 催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭， 即焦炭中的C和H被空气中的O2燃烧的氧化反应，再生反 应的产物是CO2、CO和H2O。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
④再生反应热（P376） 再生反应是放热反应，热效应相当大，足以提供本装 置热平衡所需的热量。 把焦炭看作是C和H单质的混合物，分别计算燃烧热， 再计算总和。
9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题4：某催化裂化装置进入再生器的总的空气 量为1050Nm3/min，再生烟气中的CO为 0.08838%，O2为5.9762%，CO2为12.1632%，空 气中水蒸汽与干空气的分子比为0.012，试计算总 烧焦量，总焦碳中H/C比是多少？（ 4321kg/h， 0.098）（带经验式4314,0.0996）
C 2 C 2 O 33 k/8 k J 7 g C 3
C 0 .5 O 2 C O 1 0 2 5 8 k J /k g C
H 2 0 .5 O 2 H 2 O 11k9 /k J8 g H 90
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
➢ 这种计算方法实际上是把焦炭看成是碳和氢的混合物
，实际计算中还须从总热效应中扣除某一个数值以对 燃烧热作出修正
➢ 常见的修正方法如ESSO法(焦炭脱附热的数值为总热
效应的11.5%)、PACE法(从总热效应中扣除5～10%的 水脱附热)等
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
烧焦放热中有11.5%消耗在焦炭脱附过程中，故 可利用热＝总热－焦炭脱附热
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二、裂化Cat.的再生
1、再生方法 烧去Cat.上所沉积的焦炭。 恢复Cat.的活性和选择性，为反应过程提供热量。 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。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
①待生剂：在工业上把经反应沉积了焦炭的催化剂。 ②再生剂：再生除去部分焦炭的催化剂。 2、再生要求 无定型的硅酸铝Cat.：再生后含碳量为0.3～0.5%； 分子筛Cat.：再生后含碳量＜0.2%以下。 3、再生反应和反应热* ①焦炭分子式 焦炭是一种缩合产物，主要成分是C和H。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
4、再生反应动力学 再生反应速率直接影响Cat.的活性、选择性和装置生 产能力。 再生反应速率决定于焦炭中碳的燃烧速率。由烧碳本 征反应动力学方程式看出 （1）影响烧碳反应速率的主要因素
或 Q用＝Q总－Q脱＝Q总×(100－11.5)%
⑤影响再生反应热的主要因素 反应热的数值与焦炭中的H/C和烟气中CO2/CO有关。 若H/C比值↗，放热↗； CO2/CO比值↗，放热↗。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
通常在计算再生热时，是根据元素碳和元素氢的燃烧
发热值并结合焦炭的H/C以及烟气中的CO2/CO来计算再 生反应热，此计算值为再生反应的总热效应 。
工业催化裂化所产生的焦炭包括： ➢ 催化焦:烃类在催化剂活性中心上反应时生成的焦炭 ➢ 附加焦：原料中的焦炭前身物（稠环芳烃）在催化剂表面上 吸附、经缩合反应生成的。 ➢ 可汽提焦：重质烃类 ➢ 污染焦：重金属沉积造成的
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
③毒物引起的失活 裂化Cat.的毒物主要是重金属(Fe、Ni、Cu、V)、钠和 碱性氮化合物。 (2)Cat.的平衡活性 新鲜Cat.的活性不能反映装置中实际的Cat.活性。 在实际生产中，用“平衡活性”来表示装置中Cat.活 性。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
##例题1：某催化裂化装置烧焦炭量为11.4t/h，焦 中H/C（质量比）=8/92，再生烟气中CO2/CO（体 积比）为1.5，求烧焦放热为多少？
（36553*104KJ/h）
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焦炭燃烧所需主风量（湿空气量）
例题2：已知烟气中氧含量为0.5%（V）， CO2/CO（体积比）为1.5。焦中H/C（质量比） =10/90，烧焦量为11.4t/h，空气中水蒸汽与干空 气的质量比为0.01，计算燃烧所需要的空气量。 (1792m3/min)多算几遍
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焦碳中H/C比 H/C=[8.93-0.425（ CO2+O2）-0.257CO]/ (CO2+CO) 主风单耗=湿空气量/烧焦量 （Nm3/kg) 耗风指标：燃烧1kg焦炭所需要的干空气量。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
计算干烟气的组成： CO%=(8.93-0.425O2)/[(1+a）H/C+0.425a+0.257] CO2%=aCO%
9.4 催化裂化催化剂失活与再生
一、催化剂的失活
催化剂的失活*：在反应-再生过程中，Cat.的活性和选 择性不断下降的现象。
(1)催化裂化Cat.失活性的原因* ①水热失活 在高温和水蒸气作用下，裂化Cat.的比表面积↙、孔容 ↙，分子筛晶体结构破坏。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
②结焦失活：焦炭沉积在Cat.的表面上，覆盖在Cat.的活性 中心，使其活性和选择性↙。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题3：已知干烟气组成：CO2=9.2%，CO=8.0% ，O2=1.4%（均为体积百分数），干烟气流量为 44800标m3/h，新鲜原料量为75t/h，干空气中 O2/N2=21/79（体积比）。
求：1）理论氧气量； 2）烧焦产生的水量； 3） 焦炭产率。
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