催化裂化反再系统培训-资料课件.ppt
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1、催化裂化催化裂化反再系统培训反再系统培训2009年7月第一部分概述概述概述第二部分催化裂化反应特点催化裂化是在催化剂的作用下,原料在反应期内与高温催化剂接触,瞬间汽化并裂化成产品。催化剂的催化作用:改变化学反应的速度催化裂化反应催化裂化进料分解气体和轻油缩合 沉积在催化剂上催化剂活性下降烧焦再生催化剂恢复活性催化裂化特征催化裂化特征烃类在催化剂催化剂表面发生反应循环使用循环使用催化裂化反应类型 (1)裂化反应 催化裂化的主要反应是裂化反应,反应速度快。各类烃的裂化反应规律:烷烃:分子中间C-C键断裂,分子越大,越易断裂;碳数相同的链状烃中,异构比正构易反应烯烃:与烷烃类似,速度比烷烃高得多环烷
2、烃:断侧链和开环芳烃:单环只能断三个C以上的侧链,不能开环。稠环都断根部。 (2)、异构化反应分子量不变,分子结构改变的反应骨架异构:五员环六员环;正构异构 烯烃的键位移:双键位置的变化 空间结构改变:空间位置变形 (3)氢转移氢从一个分子加到另一个烯烃分子上使之饱和,但是伴随着氢转移的反应便是大分子烯烃、环烷烃和芳烃的缩合的反应,其反应结果是生成焦炭 (4)芳构化反应链烃成环反应: 烷烃 烯烃 环烃 芳烃 (5)叠合反应 烯烃+烯烃大分子烯烃 (6)烷基化反应 烯烃与芳烃的加和,烯烃主要加在稠环芳烃上,进一步脱氢生成焦炭。催化裂化反应步骤研究表明,催化裂化反应属于气研究表明,催化裂化反应属于
3、气-固非均相催化反应固非均相催化反应 气气-固非均相催化反应过程固非均相催化反应过程- 七个步骤七个步骤 外扩散外扩散 原料分子由主气流扩散到催化剂外表面原料分子由主气流扩散到催化剂外表面 内扩散内扩散 原料分子由催化剂外表面扩散到内表面原料分子由催化剂外表面扩散到内表面 吸附吸附 原料分子在催化剂内表面原料分子在催化剂内表面吸附吸附 反应反应 原料分子反应生成产物原料分子反应生成产物 脱附脱附 产物分子从催化剂内表面脱附产物分子从催化剂内表面脱附 内扩散内扩散 产物分子从催化剂内表面扩散到外表面产物分子从催化剂内表面扩散到外表面 外扩散外扩散 产物分子由催化剂外表面扩散到主气流产物分子由催化
4、剂外表面扩散到主气流反应先反应先决条件决条件催化剂上的微孔模型反应特点1、各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用、各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用从以上分析看出,吸附能力强的烃分子将首先占据催化剂活性中心进行反应。但若吸附能力强,反应能力却差,则会阻碍其它烃分子反应。在一定反应条件下,各种烃类在催化剂上的吸附能力和反应能力有很大差别吸附能力: 稠环芳烃稠环环烷烃烯烃单烷基侧链单芳环烷烃烷烃 反应能力: 烯烃大分子单烷基侧链单芳异构烷烃、环烷烃正构烷烃稠环芳烃稠环芳烃吸附力最强,反应速率最差,易生焦,不是理想催化原料。环烷烃吸附力和反应速率都不错,是催化比较理想的原料。 2、催化裂化催化裂
5、化过程另一特点就是该过程是一个复、催化裂化催化裂化过程另一特点就是该过程是一个复杂反应过程。反应可同时向几个方向进行,中间产物又可杂反应过程。反应可同时向几个方向进行,中间产物又可继续反应,这种反应属于平行继续反应,这种反应属于平行-顺序反应。顺序反应。 重质油重质油 中间馏分中间馏分 汽油汽油 气体气体 缩合产物缩合产物 焦炭焦炭提升管内催化反应有一次反应和二次反应。一次反应完成的初产物继续进行二次反应。有利的:烯烃异构化、烯烃和烷烃氢转移生成稳定的烷烃和芳香烃。不利的:烯烃分解成干气、丙稀和丁烯氢转移饱和、烯烃和高分子芳烃缩合成焦。平行-顺序反应的一个重要特点是反应深度对产品产率分配有重大
6、影响。随着反应时间的增长,转化率提高,气体和焦炭产率一直增加。汽油产率开始时增加,经过一最高点后又下降。这是因为到一定反应深度后,汽油分解成气体的反应速度超过汽油的生成速度,即二次反应速度超过了一次反应速度。因此要根据原料的特点选择合适的转化率,这一转化率应选择在汽油产率最高点附近。 第三部分催化裂化反应催化裂化反应基本概念和影响因素基本概念和影响因素催化裂化反应重要参数1、单程转化率与总转化率催化裂化的反应深度用转化率表示。若以原料油为100,则: 100-未转化的原料 转化率(W)= -100% 100 式中“未转化的原料”中指沸程与原料相当的那部分油料,实际上它的组成及性质已不同于新鲜原
7、料。由于未转化的原料在生产中很难确定,所以在科研和生产中常用下式表示转化率: 转化率=气体产率+汽油产率+焦炭产率工业上为了提高轻质油收率,经常采用回炼操作。因此,转化率又分为单程转化率和总转化率。单程转化率是指总进料(新鲜原料+回炼油+回炼油浆)一次通过反应器的转化率。即: 气体+汽油+焦炭 单程转化率(W)= -100% 总进料总转化率是以新鲜原料为基准计算的转化率: 气体+汽油+焦炭 总转化率(W)= -100% 新鲜原料2、剂油比催化剂在两器之间的循环量与总进料量之比 催化剂循环量催化剂循环量(t/h)(t/h) 剂油比(C/O)= - 总进料总进料(t/h)(t/h)催化裂化反应依赖
8、于催化剂活性中心的存在,可以大大提高反应速度。因此,提高剂油比就是相对增加了活性中心,也就相应提高了反应速度,从而使得原料油和催化剂接触更充分,使反应的转化深度得到提高。 影响催化裂化反应的主要因素影响催化裂化反应的主要因素1 1、催化剂活性、催化剂活性:提高催化剂活性有利于提高反应速度,提高催化剂活性有利于提高反应速度,得到较高的转得到较高的转化率,可提高反应器处理能力;化率,可提高反应器处理能力;并有利于促进氢转移并有利于促进氢转移和异构化反应,裂化产品饱和度较高、含异构烃较多。和异构化反应,裂化产品饱和度较高、含异构烃较多。 催化剂上焦炭的沉积量主要与催化剂在反应器内的停催化剂上焦炭的沉
9、积量主要与催化剂在反应器内的停留时间有关,同时与剂油比亦有关。剂油比大时,单留时间有关,同时与剂油比亦有关。剂油比大时,单位催化剂上的积炭量较少,催化剂活性下降的程度相位催化剂上的积炭量较少,催化剂活性下降的程度相应地要少些,并且原料与催化剂的接触机会也更充分。应地要少些,并且原料与催化剂的接触机会也更充分。这有利于提高反应速度这有利于提高反应速度 。 剂油比的大小受装置总热平衡特别是反应温度控制剂油比的大小受装置总热平衡特别是反应温度控制2 2、反应温度:、反应温度:提升管出口温度提升管出口温度 提高反应温度可使提高反应温度可使 反应速度加快,转化率提高;反应速度加快,转化率提高;气体中气体
10、中C C1 1和和C C2 2增多,产品的不饱和度增大;增多,产品的不饱和度增大;在转化率不变的情况下,汽油产率降低,气体产率增在转化率不变的情况下,汽油产率降低,气体产率增加,焦炭产率降低;并且汽油中烯烃和芳烃含量增加,加,焦炭产率降低;并且汽油中烯烃和芳烃含量增加,汽油的辛烷值提高。汽油的辛烷值提高。反应温度是调节反应速度和转化率的主要工艺参数,反应温度是调节反应速度和转化率的主要工艺参数,不同的产品方案选择不同的反应温度。不同的产品方案选择不同的反应温度。反应温度靠催化剂循环量来调节。反应温度靠催化剂循环量来调节。3 3、原料性质、原料性质沸点范围相似时,含芳烃多的原料则较难裂化沸点范围
11、相似时,含芳烃多的原料则较难裂化 K K1212的原料属高裂化性能的烷烃类;的原料属高裂化性能的烷烃类;K=11.3K=11.312.012.0的原料,属中等裂化性能的环烷的原料,属中等裂化性能的环烷烃类;烃类;K K11.311.3的原料,则属难裂化的芳烃类的原料,则属难裂化的芳烃类 碱性氮化物会引起催化剂中毒而使其活性下降。碱性氮化物会引起催化剂中毒而使其活性下降。裂化原料中的含硫化合物对催化裂化反应速度裂化原料中的含硫化合物对催化裂化反应速度影响不大。影响不大。 4 4、反应压力、反应压力,指反应器内的油气分压,指反应器内的油气分压 油气分压的提高意味着反应物浓度提高,反应速度加油气分压
12、的提高意味着反应物浓度提高,反应速度加快,使转化率提高。快,使转化率提高。提高反应压力有利于缩合反应,焦炭产率明显增高提高反应压力有利于缩合反应,焦炭产率明显增高提升管催化裂化装置的压力采用提升管催化裂化装置的压力采用0.130.130.27MPa0.27MPa(表);(表);对有烟气能量回收设施的装置,可到对有烟气能量回收设施的装置,可到0.250.250.29MPa0.29MPa(表)。(表)。反应压力受再生器烧焦能力的制约。反应压力一般是反应压力受再生器烧焦能力的制约。反应压力一般是固定的,不作为调节变量固定的,不作为调节变量提高压力可以提高原有装置的生产能力提高压力可以提高原有装置的生
13、产能力 5 5、反应时间:、反应时间:油气在提升管中的停留时间油气在提升管中的停留时间 降低空速就是延长反应时间,有利于提高转化率降低空速就是延长反应时间,有利于提高转化率反应时间要根据原料油的性质、催化剂性能和产品方反应时间要根据原料油的性质、催化剂性能和产品方案来确定,一般为案来确定,一般为1 14s4s。汽油方案,一般采用高温和短反应时间(汽油方案,一般采用高温和短反应时间(2 23s3s);柴);柴油方案,则以较低的反应温度和较长的反应时间(油方案,则以较低的反应温度和较长的反应时间(3 34s4s)为宜;)为宜;渣油催化裂化一般控制在渣油催化裂化一般控制在2s2s左右。左右。7 7、
14、回炼比、回炼比 : 指回炼油量与新鲜原料量之比指回炼油量与新鲜原料量之比 工业装置常采用回炼操作以改善产品分布,提高轻质工业装置常采用回炼操作以改善产品分布,提高轻质油的产率油的产率回炼油含芳烃多,较难裂化,需较苛刻的反应条件回炼油含芳烃多,较难裂化,需较苛刻的反应条件 回炼比的大小要根据原料性质和产品方案来确定。采回炼比的大小要根据原料性质和产品方案来确定。采用汽油方案时,可选较低的回炼比;当还要同时考虑用汽油方案时,可选较低的回炼比;当还要同时考虑多产柴油时,可选较高的回炼比。多产柴油时,可选较高的回炼比。回炼比一般小于回炼比一般小于1 1 第四部分催化裂化再生过程催化裂化再生过程催化裂化
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