4催化裂化三集总反应动力学模型29-42
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化学反应工程
复杂反应体系的动力学研究中还面临另一大困 难，即原料和产物的组分十分繁多，往往是一个非 常复杂的混合物，而每一组分又能进行不止一种的 反应。故若要建立能详细描述每一组分在反应中的 变化情况的动力学模型是不可能的，所以无法用一 般的动力学研究方法来研究由成千上万个组分组成 的复杂过程。 60年代初期，Aris与韦潜光等人提出了集总 （Lumping）的方法，使这类组分繁多的复杂体系的 动力学研究有了新的突破。
化学反应工程
石油馏分是由各种单体烃所组成的复杂的混合 物。因此，在石油馏分进行催化裂化时，单体烃的 反应规律是石油馏分进行反应的根据。但是组成石 油馏分的各种烃类之间又有相互影响，因此石油馏 分的催化裂化反应又有它本身的特点。主要表现在： 各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用 平行－顺序(连串)反应
化学反应工程
各类单体烃的催化裂化反应
在烃类的催化裂化反应中，不仅有大分子分解为 小分子的反应，而且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。而在这些反应中，分解反应是 最主要的。
化学反应工程
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。例如： C16 H 34 C8 H16 C8 H18 生成的烷烃又可以继续分解成更小的分子。烷烃分 解时多从中间的Ｃ－Ｃ键处断裂，而且分子越大越易断 裂。同理，异构烷烃的反应速率又比正构烷烃的快。 例如在某一相同的反应条件下，正十六烷的反应速 率是正十二烷的2～3倍，而2,7-二甲基辛烷是正十二烷 的3倍。
C
C
C
化学反应工程
芳香烃 芳香烃核 在催化裂化条件下十分稳定。例如苯、 萘就难以进行反应。但是连接在苯核上的烷基侧链则 很容易断裂生成较小分子的烯烃，而且断裂的位置主 要是发生在侧链同苯核连接的键上。 多环芳香烃的裂化反应速率很低，主要的反应是 缩合成稠环芳烃，最后成为焦炭，同时放出氢使烯烃 饱和。
化学反应工程
烯烃
◦ 分解反应：分解为两个较小分子的烯烃。烯烃的分 解反应速率比烷烃高得多，例如在同样条件下正十 六烯的分解反应速率比正十六烷高一倍。其它分解 规律均与烷烃分解反应的规律相同。 ◦ 异构化反应：烯烃的异构化反应有两种：一种是分 子骨架结构改变，正构烯烃变成异构烯烃；另一种 是分子中的双键向中间位置转移，例如：
化学反应工程
原料性质也影响到产物分布，在同样的转化率时，石蜡 基原料的汽油及焦炭产率较低，气体产率高。环烷基原料的 汽油产率高，气体产率低；气体中含H2及CH4较多（气体的主 要组分仍是C3、C4）。芳香基原料的汽油产率居中，焦炭产 率高，气体中含H2及CH4更多。这些现象与各种烃类的反应机 理及反应速率有关。 裂化原料中的含硫化合物看来对催化裂化反应速率影响 不大，但由于催化裂化催化剂是酸性催化剂，因此原料中若 含有碱性氮化合物则会引起催化剂中毒而使活性下降。
CCC C C C C
|
C CCCC C C C C C C
化学反应工程
烯烃
◦ 氢转移反应：有两种情况：
环烷烃或环烷－芳烃放出氢使烯烃饱和而自身变成稠环芳烃。 两个烯烃分子之间发生氢转移反应，使一个变成烷烃，另一个 则变成二烯烃。
化学反应工程
催化裂化装置一般采用的反应条件： 温度450～520℃，压力约9.8×104Pa。 平衡常数Kp很大。 一般把烃类的分解反应看作是不可逆反应。反应进行 的深度由化学反应速率和反应时间所决定。 催化裂化中还有一些反应，如异构化、某些氢转移反 应、芳烃缩合反应等的Kp值虽不很大。受到化学平衡的限制。 反应速率较慢，反应进行的深度还远未达到化学平衡。反 应速率和反应时间成为决定反应深度的主要因素。
化学反应工程
由此可见，催化裂化中最主要的分解反应，实际上 是不存在化学平衡限制问题的，可以认为是不可逆反应。 其它主要反应的Kp值也很大，在实际生产中远离化学平 衡。因此对催化裂化一般可不研究它的化学平衡问题， 而只需着重研究它的动力学问题。 烃类的分解反应、脱氢反应等都是吸热反应，而氢 转移反应、缩合反应等则是放热反应。在一般条件下， 分解反应是催化裂化中最重要的反应，而且它的热效应 比较大，所以催化裂化反应总是表现为吸热反应。随着 反应深度的加深，某些放热的二次反应如Biblioteka Baidu转移、缩合 等反应渐趋重要，于是总的热效应降低。
化学反应工程
催化裂化反应是属于气－固相催化反应过程。 通过大量实验得知，石油馏分中的各种烃类在裂化催 化剂表面上的吸附能力的强弱顺序大致如下： 稠环芳烃＞稠环环烷烃＞烯烃＞单烷基侧链的单环芳 烃＞环烷烃＞烷烃 在同一族烃类中，则大分子的吸附能力比小分子的强。
化学反应工程
若按化学反应速率的高低顺序排列，则大致情况如下： 烯烃＞大分子单烷基侧链的单体烃＞异构烷烃或环烷 烃＞小分子单烷基侧链的单环芳烃＞正构烷烃＞稠环芳烃 显然吸附能力和反应速率排列顺序是有差别的。特别 突出的是稠环芳烃和小分子单烷基侧链(＜Ｃ8)的单环芳烃， 它们的吸附能力最强而化学反应速率却最低。因此，当裂 化原料中含这类烃类较多时，它们就首先占据了催化剂表 面，但是它们却反应得很慢，而且不易脱附，甚至缩合成 焦炭，沉积在催化剂表面。这样就妨碍了其它烃类被吸附 到催化剂表面进行反应，从而使整个石油馏分的反应速率 降低。
化学反应工程
对于工业用催化裂化原料，在族组 成相似时，沸点范围越高则越容易裂 化。但对沸石分子筛催化剂来说，沸 程的影响并不重要，而当沸点范围相 似时，含芳烃多的原料则较难裂化。 可以用特性因素来大致地反映原料的 族组成，特性因素小表示含芳烃多， 因此特性因素小的原料较难裂化。 许多试验结果表明：剂油比和空速 对反应深度的影响是方向相反而程度 大致相当。因此常用强度系数来综合 表示反应条件的苛刻程度，强度系数 大表示反应条件苛刻。
化学反应工程
反应温度还通过对各类反应的反应速率的影 响来影响产品的分布和产品的质量。催化裂化是 平行－顺序反应，可以简化为下式：
式中E1、E2、E3分别代表原料→汽油、汽油→气 体和原料→焦炭三个反应的反应活化能。
化学反应工程
在一般情况下，E2＞E1＞E3，故当反应温度提高时，汽 油→气体的反应速率加快最多，原料→汽油的反应次之，而 原料→焦炭的反应速率加快得最少。因此当反应温度提高时， 如果所达到的转化率不变，则汽油产率降低，气体产率增加， 而焦炭产率降低。 当提高反应温度时，各类反应的反应速率提高的程度也 不同。分解反应（产生烯烃）和芳构化反应的E比氢转移反 应的E大，因而前两类反应的速率随温度升高提高得较快， 于是汽油中烯烃和芳烃含量有所增加，汽油的辛烷值有所提 高。
化学反应工程
由单体烃的催化裂化反应分析中可知，单体烃在催 化裂化时可同时朝几个方向进行反应，而且反应的产物 还可以继续进行反应。石油馏分也是如此，原料朝着几 个方向同时进行反应，而且随着反应深度的加深，中间 产物还会继续反应，因此，石油馏分的催化裂化反应是 一个复杂的平行－顺序（连串）反应。
化学反应工程
提高催化剂的活性有利于提高反应速率，也就是在其它 条件相同时，可以得到较高的转化率，从而提高了反应器的 处理能力。提高催化剂的活性还有利于促进氢转移和异构化 反应，因此在其它条件相同时，所得裂化产品的饱和度较高， 含异构烃类较多。 催化剂的活性决定于它的组成和结构，提高催化剂活性 可通过： 采用高活性的分子筛裂化催化剂。 采用小颗粒催化剂，因为小颗粒催化剂比大颗粒催化剂有较 大的比表面，催化剂的有效系数提高，因此小颗粒催化剂比 大颗粒催化剂表现出较高的活性。
化学反应工程
确切地讲反应压力的影响是反应器内的油气分压对反应 速率的影响。油气分压的提高意味着反应物的浓度提高，因 而反应速率加快。研究数据分析，反应速率大约与油气分压 的平方根成正比，然而，提高反应压力同时也就增加了原料 中重质组分和产物在催化剂上的吸附量，生焦也随之明显增 多，因此常常是受到再生系统烧焦能力的制约。表1-5数据 是轻质原料的情况，当采用重质原料油时，提高压力的影响 将更为显著。
化学反应工程
烯烃 ◦ 芳构化反应：烯烃环化并脱氢生成芳香烃。例如：
C C C C C
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。与异构烷烃相似，环烷烃的结构中有叔 碳原子，因此分解反应速率较快。如果环烷烃带有较 长的侧链，则侧链本身容易发生断裂。 环烷烃也能通过氢转移反应转化成芳烃。带侧链的 五元环烷烃也可以异构化成六元环烷烃，再进一步脱 氢生成芳香烃。
化学反应工程
所谓集总即是将反应系统中众多的单一化合物， 按其动力学特性相似的原则，归并为若干个虚拟的 组份称为集总，而在动力学的研究中，则把每个集 总作为一虚拟的单一组分来考虑，然后去开发这些 虚拟的集总组分的反应网络，建立这个简化了的集 总反应网络的动力学模型。
化学反应工程
催化裂化过程是石油炼制工业中最重要的催化过程，以 各种重质油（一般为300～500℃，目前也有掺炼渣油）为原 料，以制取高辛烷值的汽油为主要目的。从经济效益来说， 催化裂化过程居石油炼制各种催化过程的首位。 自从1936年第一套催化裂化工业装置建立至今已七十余 年历史中，催化裂化无论在工艺和催化剂等方面都不断取得 新的突破，发展很快。六十年代中期继分子筛裂化催化剂， 提升管催化裂化新工艺之后，又出现了催化裂化的动力学模 型，大大推动了催化裂化工艺的开发和工业反应器的最优化 设计和操作，使催化裂化过程的发展进入了一个新阶段。
化学反应工程
由于石油馏分的催化裂化是一个包含有成千上万种组分 同时进行反应的高度偶联的多重体系，所以不可能采用通常 的动力学研究方法来建立它们的动力学方程。早期主要是一 些经验的或半经验的关联式，这些关联式很不完善，都具有 一定的局限性。 直到20世纪60年代后，由于计算机的广泛使用以及化学 反应工程等基础理论的迅速发展，为多重体系的动力学研究 提供了理论依据，使催化裂化这样复杂的化学反应过程的动 力学研究成为可能，出现了不少行之有效的动力学模型。最 令人瞩目的是莫比尔公司威克曼(Weekman)等人开发的催化 裂化集总动力学模型。
化学反应工程
动力学特征即指有关反应速率及其影响因素的规律。 催化裂化反应是包括扩散、吸附、表面反应及脱附等七 个步骤的气－固相催化反应，但在一般的工业生产条件 下，催化裂化反应通常表现为由化学反应控制。 影响烃类催化裂化反应速率的主要因素有： 催化剂活性 反应温度 原料性质 反应压力
化学反应工程
平行－顺序反应的一个重 要特点是：反应深度对各产品 产率的分配有重要的影响。随 着反应时间的增长，转化率提 高，最终产物气体和焦炭的产 率一直增加。而由于汽油是反 应的中间产物，故汽油的产率 有一最高点，开始时增加，最 高点后又下降，这是因为到一 定反应深度后，汽油分解成气体的速率大于生成汽油的速率。 通常把反应产物再继续进行的反应叫做二次反应。为避免汽 油进一步分解成气体和高分子芳烃再进一步缩合成焦炭，在 催化裂化反应器中，应对二次反应加以适当的控制。
氢转移反应是造成催化裂化汽油饱和度较高的主要 原因。但氢转移反应速率较低，需要活性较高的催化剂。 而且在高温下，例如500℃左右，氢转移反应速率比分解 反应速率低得多，所以高温时裂化汽油的烯烃含量高； 在较低温度下，例如400～450℃，氢转移反应速率降低 的程度不如分解反应速率降低的程度大，于是在低温裂 化时所得汽油的烯烃含量就会低些。
化学反应工程
尽量减少单位催化剂上的积炭量。在反应过程中，催化剂 表面上的积炭会造成活性下降，采用高的剂油比，可使单 位催化剂上的积炭较少，也就是催化剂活性下降的程度相 应减小。此外，剂油比大时，原料与催化剂的接触机会也 更充分，这些都有利于提高反应速率。
化学反应工程
提高反应温度则反应速率增大。催化裂化反应的活化能 约为41.8～125.5kJ/mol，温度每升高10℃时反应速率约提 高10～20%。而烃类热裂化反应的活化能约为209.2～ 292.9kJ/mol，比催化裂化高得多，因此对温度的敏感程度 也比催化裂化大得多。所以当反应温度提高时，热裂化反应 速率提高得比催化裂化反应速率快得多，当反应温度提到一 定值时（例如500℃以上），热裂化反应渐趋重要，于是裂 化产品中反映出热裂化反应产物的特征，例如气体中C1、C2 增多，产品的不饱和度增大等。故催化裂化反应温度不宜过 高。
复杂反应体系的动力学研究中还面临另一大困 难，即原料和产物的组分十分繁多，往往是一个非 常复杂的混合物，而每一组分又能进行不止一种的 反应。故若要建立能详细描述每一组分在反应中的 变化情况的动力学模型是不可能的，所以无法用一 般的动力学研究方法来研究由成千上万个组分组成 的复杂过程。 60年代初期，Aris与韦潜光等人提出了集总 （Lumping）的方法，使这类组分繁多的复杂体系的 动力学研究有了新的突破。
化学反应工程
石油馏分是由各种单体烃所组成的复杂的混合 物。因此，在石油馏分进行催化裂化时，单体烃的 反应规律是石油馏分进行反应的根据。但是组成石 油馏分的各种烃类之间又有相互影响，因此石油馏 分的催化裂化反应又有它本身的特点。主要表现在： 各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用 平行－顺序(连串)反应
化学反应工程
各类单体烃的催化裂化反应
在烃类的催化裂化反应中，不仅有大分子分解为 小分子的反应，而且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。而在这些反应中，分解反应是 最主要的。
化学反应工程
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。例如： C16 H 34 C8 H16 C8 H18 生成的烷烃又可以继续分解成更小的分子。烷烃分 解时多从中间的Ｃ－Ｃ键处断裂，而且分子越大越易断 裂。同理，异构烷烃的反应速率又比正构烷烃的快。 例如在某一相同的反应条件下，正十六烷的反应速 率是正十二烷的2～3倍，而2,7-二甲基辛烷是正十二烷 的3倍。
C
C
C
化学反应工程
芳香烃 芳香烃核 在催化裂化条件下十分稳定。例如苯、 萘就难以进行反应。但是连接在苯核上的烷基侧链则 很容易断裂生成较小分子的烯烃，而且断裂的位置主 要是发生在侧链同苯核连接的键上。 多环芳香烃的裂化反应速率很低，主要的反应是 缩合成稠环芳烃，最后成为焦炭，同时放出氢使烯烃 饱和。
化学反应工程
烯烃
◦ 分解反应：分解为两个较小分子的烯烃。烯烃的分 解反应速率比烷烃高得多，例如在同样条件下正十 六烯的分解反应速率比正十六烷高一倍。其它分解 规律均与烷烃分解反应的规律相同。 ◦ 异构化反应：烯烃的异构化反应有两种：一种是分 子骨架结构改变，正构烯烃变成异构烯烃；另一种 是分子中的双键向中间位置转移，例如：
化学反应工程
原料性质也影响到产物分布，在同样的转化率时，石蜡 基原料的汽油及焦炭产率较低，气体产率高。环烷基原料的 汽油产率高，气体产率低；气体中含H2及CH4较多（气体的主 要组分仍是C3、C4）。芳香基原料的汽油产率居中，焦炭产 率高，气体中含H2及CH4更多。这些现象与各种烃类的反应机 理及反应速率有关。 裂化原料中的含硫化合物看来对催化裂化反应速率影响 不大，但由于催化裂化催化剂是酸性催化剂，因此原料中若 含有碱性氮化合物则会引起催化剂中毒而使活性下降。
CCC C C C C
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C CCCC C C C C C C
化学反应工程
烯烃
◦ 氢转移反应：有两种情况：
环烷烃或环烷－芳烃放出氢使烯烃饱和而自身变成稠环芳烃。 两个烯烃分子之间发生氢转移反应，使一个变成烷烃，另一个 则变成二烯烃。
化学反应工程
催化裂化装置一般采用的反应条件： 温度450～520℃，压力约9.8×104Pa。 平衡常数Kp很大。 一般把烃类的分解反应看作是不可逆反应。反应进行 的深度由化学反应速率和反应时间所决定。 催化裂化中还有一些反应，如异构化、某些氢转移反 应、芳烃缩合反应等的Kp值虽不很大。受到化学平衡的限制。 反应速率较慢，反应进行的深度还远未达到化学平衡。反 应速率和反应时间成为决定反应深度的主要因素。
化学反应工程
由此可见，催化裂化中最主要的分解反应，实际上 是不存在化学平衡限制问题的，可以认为是不可逆反应。 其它主要反应的Kp值也很大，在实际生产中远离化学平 衡。因此对催化裂化一般可不研究它的化学平衡问题， 而只需着重研究它的动力学问题。 烃类的分解反应、脱氢反应等都是吸热反应，而氢 转移反应、缩合反应等则是放热反应。在一般条件下， 分解反应是催化裂化中最重要的反应，而且它的热效应 比较大，所以催化裂化反应总是表现为吸热反应。随着 反应深度的加深，某些放热的二次反应如Biblioteka Baidu转移、缩合 等反应渐趋重要，于是总的热效应降低。
化学反应工程
催化裂化反应是属于气－固相催化反应过程。 通过大量实验得知，石油馏分中的各种烃类在裂化催 化剂表面上的吸附能力的强弱顺序大致如下： 稠环芳烃＞稠环环烷烃＞烯烃＞单烷基侧链的单环芳 烃＞环烷烃＞烷烃 在同一族烃类中，则大分子的吸附能力比小分子的强。
化学反应工程
若按化学反应速率的高低顺序排列，则大致情况如下： 烯烃＞大分子单烷基侧链的单体烃＞异构烷烃或环烷 烃＞小分子单烷基侧链的单环芳烃＞正构烷烃＞稠环芳烃 显然吸附能力和反应速率排列顺序是有差别的。特别 突出的是稠环芳烃和小分子单烷基侧链(＜Ｃ8)的单环芳烃， 它们的吸附能力最强而化学反应速率却最低。因此，当裂 化原料中含这类烃类较多时，它们就首先占据了催化剂表 面，但是它们却反应得很慢，而且不易脱附，甚至缩合成 焦炭，沉积在催化剂表面。这样就妨碍了其它烃类被吸附 到催化剂表面进行反应，从而使整个石油馏分的反应速率 降低。
化学反应工程
对于工业用催化裂化原料，在族组 成相似时，沸点范围越高则越容易裂 化。但对沸石分子筛催化剂来说，沸 程的影响并不重要，而当沸点范围相 似时，含芳烃多的原料则较难裂化。 可以用特性因素来大致地反映原料的 族组成，特性因素小表示含芳烃多， 因此特性因素小的原料较难裂化。 许多试验结果表明：剂油比和空速 对反应深度的影响是方向相反而程度 大致相当。因此常用强度系数来综合 表示反应条件的苛刻程度，强度系数 大表示反应条件苛刻。
化学反应工程
反应温度还通过对各类反应的反应速率的影 响来影响产品的分布和产品的质量。催化裂化是 平行－顺序反应，可以简化为下式：
式中E1、E2、E3分别代表原料→汽油、汽油→气 体和原料→焦炭三个反应的反应活化能。
化学反应工程
在一般情况下，E2＞E1＞E3，故当反应温度提高时，汽 油→气体的反应速率加快最多，原料→汽油的反应次之，而 原料→焦炭的反应速率加快得最少。因此当反应温度提高时， 如果所达到的转化率不变，则汽油产率降低，气体产率增加， 而焦炭产率降低。 当提高反应温度时，各类反应的反应速率提高的程度也 不同。分解反应（产生烯烃）和芳构化反应的E比氢转移反 应的E大，因而前两类反应的速率随温度升高提高得较快， 于是汽油中烯烃和芳烃含量有所增加，汽油的辛烷值有所提 高。
化学反应工程
由单体烃的催化裂化反应分析中可知，单体烃在催 化裂化时可同时朝几个方向进行反应，而且反应的产物 还可以继续进行反应。石油馏分也是如此，原料朝着几 个方向同时进行反应，而且随着反应深度的加深，中间 产物还会继续反应，因此，石油馏分的催化裂化反应是 一个复杂的平行－顺序（连串）反应。
化学反应工程
提高催化剂的活性有利于提高反应速率，也就是在其它 条件相同时，可以得到较高的转化率，从而提高了反应器的 处理能力。提高催化剂的活性还有利于促进氢转移和异构化 反应，因此在其它条件相同时，所得裂化产品的饱和度较高， 含异构烃类较多。 催化剂的活性决定于它的组成和结构，提高催化剂活性 可通过： 采用高活性的分子筛裂化催化剂。 采用小颗粒催化剂，因为小颗粒催化剂比大颗粒催化剂有较 大的比表面，催化剂的有效系数提高，因此小颗粒催化剂比 大颗粒催化剂表现出较高的活性。
化学反应工程
确切地讲反应压力的影响是反应器内的油气分压对反应 速率的影响。油气分压的提高意味着反应物的浓度提高，因 而反应速率加快。研究数据分析，反应速率大约与油气分压 的平方根成正比，然而，提高反应压力同时也就增加了原料 中重质组分和产物在催化剂上的吸附量，生焦也随之明显增 多，因此常常是受到再生系统烧焦能力的制约。表1-5数据 是轻质原料的情况，当采用重质原料油时，提高压力的影响 将更为显著。
化学反应工程
烯烃 ◦ 芳构化反应：烯烃环化并脱氢生成芳香烃。例如：
C C C C C
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。与异构烷烃相似，环烷烃的结构中有叔 碳原子，因此分解反应速率较快。如果环烷烃带有较 长的侧链，则侧链本身容易发生断裂。 环烷烃也能通过氢转移反应转化成芳烃。带侧链的 五元环烷烃也可以异构化成六元环烷烃，再进一步脱 氢生成芳香烃。
化学反应工程
所谓集总即是将反应系统中众多的单一化合物， 按其动力学特性相似的原则，归并为若干个虚拟的 组份称为集总，而在动力学的研究中，则把每个集 总作为一虚拟的单一组分来考虑，然后去开发这些 虚拟的集总组分的反应网络，建立这个简化了的集 总反应网络的动力学模型。
化学反应工程
催化裂化过程是石油炼制工业中最重要的催化过程，以 各种重质油（一般为300～500℃，目前也有掺炼渣油）为原 料，以制取高辛烷值的汽油为主要目的。从经济效益来说， 催化裂化过程居石油炼制各种催化过程的首位。 自从1936年第一套催化裂化工业装置建立至今已七十余 年历史中，催化裂化无论在工艺和催化剂等方面都不断取得 新的突破，发展很快。六十年代中期继分子筛裂化催化剂， 提升管催化裂化新工艺之后，又出现了催化裂化的动力学模 型，大大推动了催化裂化工艺的开发和工业反应器的最优化 设计和操作，使催化裂化过程的发展进入了一个新阶段。
化学反应工程
由于石油馏分的催化裂化是一个包含有成千上万种组分 同时进行反应的高度偶联的多重体系，所以不可能采用通常 的动力学研究方法来建立它们的动力学方程。早期主要是一 些经验的或半经验的关联式，这些关联式很不完善，都具有 一定的局限性。 直到20世纪60年代后，由于计算机的广泛使用以及化学 反应工程等基础理论的迅速发展，为多重体系的动力学研究 提供了理论依据，使催化裂化这样复杂的化学反应过程的动 力学研究成为可能，出现了不少行之有效的动力学模型。最 令人瞩目的是莫比尔公司威克曼(Weekman)等人开发的催化 裂化集总动力学模型。
化学反应工程
动力学特征即指有关反应速率及其影响因素的规律。 催化裂化反应是包括扩散、吸附、表面反应及脱附等七 个步骤的气－固相催化反应，但在一般的工业生产条件 下，催化裂化反应通常表现为由化学反应控制。 影响烃类催化裂化反应速率的主要因素有： 催化剂活性 反应温度 原料性质 反应压力
化学反应工程
平行－顺序反应的一个重 要特点是：反应深度对各产品 产率的分配有重要的影响。随 着反应时间的增长，转化率提 高，最终产物气体和焦炭的产 率一直增加。而由于汽油是反 应的中间产物，故汽油的产率 有一最高点，开始时增加，最 高点后又下降，这是因为到一 定反应深度后，汽油分解成气体的速率大于生成汽油的速率。 通常把反应产物再继续进行的反应叫做二次反应。为避免汽 油进一步分解成气体和高分子芳烃再进一步缩合成焦炭，在 催化裂化反应器中，应对二次反应加以适当的控制。
氢转移反应是造成催化裂化汽油饱和度较高的主要 原因。但氢转移反应速率较低，需要活性较高的催化剂。 而且在高温下，例如500℃左右，氢转移反应速率比分解 反应速率低得多，所以高温时裂化汽油的烯烃含量高； 在较低温度下，例如400～450℃，氢转移反应速率降低 的程度不如分解反应速率降低的程度大，于是在低温裂 化时所得汽油的烯烃含量就会低些。
化学反应工程
尽量减少单位催化剂上的积炭量。在反应过程中，催化剂 表面上的积炭会造成活性下降，采用高的剂油比，可使单 位催化剂上的积炭较少，也就是催化剂活性下降的程度相 应减小。此外，剂油比大时，原料与催化剂的接触机会也 更充分，这些都有利于提高反应速率。
化学反应工程
提高反应温度则反应速率增大。催化裂化反应的活化能 约为41.8～125.5kJ/mol，温度每升高10℃时反应速率约提 高10～20%。而烃类热裂化反应的活化能约为209.2～ 292.9kJ/mol，比催化裂化高得多，因此对温度的敏感程度 也比催化裂化大得多。所以当反应温度提高时，热裂化反应 速率提高得比催化裂化反应速率快得多，当反应温度提到一 定值时（例如500℃以上），热裂化反应渐趋重要，于是裂 化产品中反映出热裂化反应产物的特征，例如气体中C1、C2 增多，产品的不饱和度增大等。故催化裂化反应温度不宜过 高。