催化裂化PPT课件

焦炭
只利用烧焦热
m% <5 10～16 30～60 20～40
5～10
H% 19～23 14.9～15.5 13.2～14.0 10～12.5 8.5～10
6～8
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二：催化裂化的发展过程
分解等反应生成气体、汽油等小分子产物 催化裂化反应
缩合反应生成焦炭
催化裂化
反应：吸热过程 再生：放热过程
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催化裂化的发展可以分成以下几个阶段：
1．天然白土和固定床催化裂化 2．合成硅铝催化剂和移动床催化裂化
①移动床催化裂化 ②流化床催化裂化 3．分子筛催化剂和提升管催化裂化
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三：催化裂化工艺流程概述
➢催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系 统，分馏系统，吸收-稳定系统和能量回收系统 ➢装置形式主要有高低并列式、同轴式等
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1．反应—再生系统
➢原理：吸收和精馏 ➢流程：
★吸收塔 ★再吸收塔 ★解吸塔 ★稳定塔
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4.烟气能量回收系统
➢主风机： ➢烟机：压力能和热能转化为机械能 ➢汽轮机 ➢电动/发动机
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➢催化裂化的反应-再生系统有多种形式，如高低并列式、同 轴式、两段提升管催化裂化等 ➢至于分馏系统和吸收-稳定系统，在各催化裂化装置中一般 并无很大差别
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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一：催化裂化的原料和产品
➢催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程， 也是重油轻质化的核心工艺 ➢催化裂化是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手 段 ➢催化裂化于1936年实现工业化
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➢催化裂化分馏塔有以下几个特点： 进料是带有催化剂粉尘的过热油气 全塔剩余热量大而且产品的分馏精确度要求比较容易满足 塔顶回流采用循环回流而不用冷回流 ✓进入分馏塔的油气含有相当大量的不凝气和惰性气体， 它们会影响塔顶冷凝冷却器的效果 ✓提高富气压缩机的入口压力以降低气压机的功率损耗
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3．吸收—稳定系统
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➢催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油、焦化 馏分油)、常压重油、减渣(掺一部分馏分油)、脱 沥青油 ➢反应温度：为460～530℃ ➢反应压力：2～4atm ➢有催化剂存在
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产品
组成特点
干气 LPG 稳定汽油
C1～C2 C3～C4 RON=88～93
催化柴油 CN=<40
外甩油浆 稠环芳烃多
高 低 并 列 式 提 升 管 催 化 裂 化 反 应 再 生 系 统
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-
分馏塔
沉降器
等
再生器
高
并
列
提
升
管
催
化
提升管
裂
化
装
置
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2．分馏系统
分馏系统工艺流程
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➢在分馏塔内将反应油气分成几个产品：塔顶为汽 油及富气，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底 产品是油浆 ➢为了取走分馏塔的过剩热量，设有塔顶循环回流、 一个至两个中段回流以及塔底油浆循环
裂化类型
催化裂化
反应机理 烷烃
烯烃 环烷烃
正碳离子机理
①异构烷烃的反应速度比正构烷烃 高得多；
②产物中C3、C4多，异构物多， ≥C4的分子中含α-烯少。
①反应速度比烷烃快得多； ②氢转移显著，产物中烯烃、尤其
是二烯烃较少。
①反应速度与异构烷烃相似； ②氢转移显著，同时生成芳烃。
带烷基侧
链(≥C3)的 芳烃
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一：单体烃的催化裂化反应
1. 催化裂化反应的种类
分解反应
催
化 裂
缩合反应
化
异构化
其他反应 氢转移
芳构化
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2．烃类的催化裂化反应机理
➢正碳离子学说被公认为是解释催化裂化反应机 理的比较好的一种学说 ➢所谓正碳离子是指缺少一对价电子的碳所形成 的烃离子，如：
+ R C H2
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➢正碳离子的稳定性为：叔碳>仲碳>伯碳>甲基正碳离 子 ➢仲正碳离子、伯正碳离子倾向于生成叔正碳离子
碳的短侧链。
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二：石油馏分的催化裂化
1．各类烃的竞争吸附和对反应的阻滞作用
➢烃类反应的先决条件是：原料必须被吸附在催化剂表面上
➢各种烃类在催化剂表面上的吸附能力： 稠环芳烃>稠环环烷烃>烯烃>带烷基侧链的单环芳烃>环烷烃>烷烃
➢化学反应速度的高低： 烯烃>大分子单烷基侧链的单环芳烃>异构烷烃及环烷烃>小分子单烷 基侧链的单环芳烃>正构烷烃>稠环芳烃
正碳离子不稳定，易于在带正电荷的碳 原子的β位断裂！
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➢正碳离子学说解释了催化裂化反应中的许多现象
★裂化气中C1、C2少而C3、C4多 ★裂化产物中异构烃多
提供H+
★异构烷烃、烯烃、环烷烃、带侧链的芳烃的反应速 度高
➢正碳离子学说还说明了催化剂的作用
➢正碳离子学说也有不完善的地方
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烃类的催化裂化同热裂化的比较
①反应速度比烷烃快得多； ②在烷基侧链与苯环连接的键上断
裂。
热裂化 自由基机理 ①异构烷烃的反应速度比正构烷烃快的不 多； ②产物中C1、C2多，异构物少，≥C4的分 子中含α-烯多。
①反应速度与烷烃相似； ②氢转移很少，产物的不饱和度较高。
①反应速度比正构烷烃还要低； ②氢转移反应不显著。
①反应速度比烷烃慢； ②烷基侧链断裂时，苯环上留有1～2个
中间馏分
汽油
气体
缩合产物
焦炭
➢石油馏分的催化裂化反应是一种复杂的平行-顺序反应
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➢平行—顺序反应的一个重要特征是：反应深度对各产品产率 的分配有重要影响
高反 度应 的产 变物 化沿
提 升 管
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指导意义：控制合适的反应深度！
✓汽柴油均是反应中 间产物
✓既有生成，又有消 耗，产率有最高点
✓柴油产率最高点出 现在降低转化率时
➢初次反应产物再继 续进行的反应叫做二 次反应
➢二次反应并非对我 们的生产都有利，应 适当加以控制
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➢为了获得较高轻质油收率，不追求反应深度过大，而是在 适当反应深度的基础上对未反应原料进行回炼 ➢“未反应原料”是指反应产物中沸点范围与原料相当的那 一部分，称回炼油或循环油 ➢目前我国的催化裂化装置采用的反应温度一般比国外低
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➢芳香基原料油、催化裂化循环油或油浆(其中含有较多的稠 环芳烃)较难裂化，要选择合适的反应条件或者先通过预处理 来减少其中的稠环芳烃而使其成为优质的裂化原料，如循环 油可作如下处理：
加氢→含环烷烃较多→优质裂化原料 溶剂抽提分理出芳烃(化工原料)→裂化
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2．复杂的平行—顺序反应
重质石油馏分
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