(1.11)--4.4石油炼制工艺课件.ppt

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1、4 4 催化裂化催化裂化 4 催化裂化催化裂化4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素对催化裂化生产的要求：对催化裂化生产的要求：较高的转化率；较高的转化率；希望干气和焦炭的产率低些，液化气、汽油、柴油的产率高些；希望干气和焦炭的产率低些，液化气、汽油、柴油的产率高些；希望汽油辛烷值高，安定性好；希望汽油辛烷值高，安定性好；柴油十六烷值和安定性也能满足使用要求。柴油十六烷值和安定性也能满足使用要求。上述要求相互之间往往是矛盾的。上述要求相互之间往往是矛盾的。4 催化裂化催化裂化（一）（一）（一）（一）反应温度反应温度反应温度反应温度（二）（二）（二）（二）反应压力反应压

2、力反应压力反应压力 (油气分压油气分压油气分压油气分压)（三）（三）（三）（三）剂油比（剂油比（剂油比（剂油比（C/OC/O）（五）（五）（五）（五）空速和反应时间空速和反应时间空速和反应时间空速和反应时间（四）（四）（四）（四）原料的性质原料的性质原料的性质原料的性质（六）（六）（六）（六）回炼比回炼比回炼比回炼比4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化（一）反应温度（一）反应温度反应温度是生产中的主要调节参数，也是对产品产率和质量影响最灵敏的参数。反应温度是生产中的主要调节参数，也是对产品产率和质量影响最灵敏的参数。反应温度是生产中的主要调节参

3、数，也是对产品产率和质量影响最灵敏的参数。反应温度是生产中的主要调节参数，也是对产品产率和质量影响最灵敏的参数。（1 1）反应温度高则反应速度增大。反应温度高则反应速度增大。反应温度高则反应速度增大。反应温度高则反应速度增大。若若若若E E ，则随，则随，则随，则随T T ，反应速度，反应速度，反应速度，反应速度 越快；越快；越快；越快；ln lnK K随随随随T T的变化率与活化能的变化率与活化能的变化率与活化能的变化率与活化能E E成正比；成正比；成正比；成正比；E E ，则反应速度对，则反应速度对，则反应速度对，则反应速度对T T越敏感越敏感越敏感越敏感 催化裂化催化裂化催化裂化催化裂化

4、E E4242125kJ/mol125kJ/mol 热裂化热裂化热裂化热裂化E E210210290kJ/mol290kJ/mol反应反应反应反应T T ，热裂化反应渐趋重要，故催化裂化反应，热裂化反应渐趋重要，故催化裂化反应，热裂化反应渐趋重要，故催化裂化反应，热裂化反应渐趋重要，故催化裂化反应T T不宜过高。不宜过高。不宜过高。不宜过高。4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化原料油焦炭气体汽油E1E2E3一般情况下一般情况下E2E1E3，若同时存在，若同时存在多个反应，温度多个反应，温度 有利于活化能大的反应：有利于活化能大的反应：汽油汽油气

5、体的反应速度加快最多；气体的反应速度加快最多；原料原料汽油反应次之；汽油反应次之；原料原料焦炭的反应速度加快最少；焦炭的反应速度加快最少；（2）温度对产品的分布和质量的影响温度对产品的分布和质量的影响温度温度：若需达到的转化率不变，若需达到的转化率不变，则汽油产率则汽油产率气体产率气体产率。汽油的辛烷值上升，汽油的辛烷值上升，柴油的十六烷值降低柴油的十六烷值降低 (?)（一）反应温度（一）反应温度4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化原因：原因：分解反应和芳构化反应分解反应和芳构化反应E E比氢转移反应的比氢转移反应的E E值大。值大。汽油中烯烃

6、和芳烃含量增加，烷烃含量增加，环烷烃含量变化不大，汽汽油中烯烃和芳烃含量增加，烷烃含量增加，环烷烃含量变化不大，汽油的辛烷值油的辛烷值，而柴油的十六烷值，而柴油的十六烷值。操作：操作：再生单动滑阀开度来调节催化剂的循环量再生单动滑阀开度来调节催化剂的循环量调节温度调节温度实质：实质：改变剂油比调节焦炭产率而达到调节装置热平衡改变剂油比调节焦炭产率而达到调节装置热平衡（一）反应温度（一）反应温度4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化（二）反应压力（二）反应压力(油气分压油气分压)油气分压提高意味着反应物浓度提高，因而油气分压提高意味着反应物浓度提高

7、，因而油气分压提高意味着反应物浓度提高，因而油气分压提高意味着反应物浓度提高，因而反应速度加快反应速度加快反应速度加快反应速度加快，生，生，生，生焦的反应速焦的反应速焦的反应速焦的反应速度也提高度也提高度也提高度也提高。（？）（？）（？）（？）增大油气分压，反应物浓度也增大油气分压，反应物浓度也增大油气分压，反应物浓度也增大油气分压，反应物浓度也，反应速度，反应速度，反应速度，反应速度。同时，增大了原料中重质组分。同时，增大了原料中重质组分。同时，增大了原料中重质组分。同时，增大了原料中重质组分和产物在催化剂上的吸附量。和产物在催化剂上的吸附量。和产物在催化剂上的吸附量。和产物在催化剂上的吸附

8、量。操作压力不是由反应系统决定操作压力不是由反应系统决定操作压力不是由反应系统决定操作压力不是由反应系统决定（0.10.10.10.10.3Mpa0.3Mpa0.3Mpa0.3Mpa），而由，而由，而由，而由压力平衡压力平衡压力平衡压力平衡决定决定决定决定一般来说，对于给定大小的设备，提高压力是增加装置处理能力的主要手段。一般来说，对于给定大小的设备，提高压力是增加装置处理能力的主要手段。一般来说，对于给定大小的设备，提高压力是增加装置处理能力的主要手段。一般来说，对于给定大小的设备，提高压力是增加装置处理能力的主要手段。4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催

9、化裂化催化裂化 (三）剂油比（三）剂油比（C/O）C/O=C/O=催化剂循环量（催化剂循环量（催化剂循环量（催化剂循环量（t/ht/h）/总进量料总进量料总进量料总进量料(t/h)(t/h)催化剂循环量：催化剂循环量：催化剂循环量：催化剂循环量：单位时间内进入反应器的催化剂量，也是离开反应器的催化剂量。单位时间内进入反应器的催化剂量，也是离开反应器的催化剂量。单位时间内进入反应器的催化剂量，也是离开反应器的催化剂量。单位时间内进入反应器的催化剂量，也是离开反应器的催化剂量。剂油比剂油比剂油比剂油比反映了单位催化剂上有多少原料进行反应并在其上积炭。反映了单位催化剂上有多少原料进行反应并在其上积炭

10、。反映了单位催化剂上有多少原料进行反应并在其上积炭。反映了单位催化剂上有多少原料进行反应并在其上积炭。C/OC/O ，单位催化剂上的积炭量，单位催化剂上的积炭量，单位催化剂上的积炭量，单位催化剂上的积炭量 ，转化率，转化率，转化率，转化率 ；但但但但C/OC/O过高，再生效果降低。过高，再生效果降低。过高，再生效果降低。过高，再生效果降低。改变剂油比最灵敏的方法：调节再生催化剂的温度和调节原料预热温度改变剂油比最灵敏的方法：调节再生催化剂的温度和调节原料预热温度改变剂油比最灵敏的方法：调节再生催化剂的温度和调节原料预热温度改变剂油比最灵敏的方法：调节再生催化剂的温度和调节原料预热温度4.4.1

11、 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化 (四）原料性质四）原料性质(1)(1)(1)(1)石蜡基原料石蜡基原料石蜡基原料石蜡基原料 若原料油中烷烃含量若原料油中烷烃含量若原料油中烷烃含量若原料油中烷烃含量，则气体产率，则气体产率，则气体产率，则气体产率，汽油、焦炭产率，汽油、焦炭产率，汽油、焦炭产率，汽油、焦炭产率(2)(2)(2)(2)环烷基原料环烷基原料环烷基原料环烷基原料 若原料油中环烷含量若原料油中环烷含量，则选择性好，汽油产率，则选择性好，汽油产率，气体产率，气体产率。(3)(3)芳香基原料芳香基原料 若原料油中芳香基含量若原料油中芳香基含量，则

12、选择性差，汽油产率，则选择性差，汽油产率 ，焦炭产率，焦炭产率 原料性质原料性质催化剂的相统一的过程，在同样转化率时：催化剂的相统一的过程，在同样转化率时：4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化（五）空速和反应时间（五）空速和反应时间空速：空速：空速：空速：每小时进入反应器的原料油量与反应器藏量之比。每小时进入反应器的原料油量与反应器藏量之比。每小时进入反应器的原料油量与反应器藏量之比。每小时进入反应器的原料油量与反应器藏量之比。h h-1-1 质量空速质量空速质量空速质量空速 体积空速体积空速体积空速体积空速空速的大小反映了反应时间的长短，其倒

13、数为反应时间空速的大小反映了反应时间的长短，其倒数为反应时间空速的大小反映了反应时间的长短，其倒数为反应时间空速的大小反映了反应时间的长短，其倒数为反应时间反应时间反应时间反应时间反应时间在生产中不是可以在生产中不是可以在生产中不是可以在生产中不是可以任意调节任意调节任意调节任意调节的，的，的，的，空速影响反应时间和处理量。空速影响反应时间和处理量。空速影响反应时间和处理量。空速影响反应时间和处理量。a.a.空速增大，反应时间变短，原料油停留在催化剂上的时间变短，转化率低，空速增大，反应时间变短，原料油停留在催化剂上的时间变短，转化率低，空速增大，反应时间变短，原料油停留在催化剂上的时间变短，

14、转化率低，空速增大，反应时间变短，原料油停留在催化剂上的时间变短，转化率低，但处但处但处但处理量增大；理量增大；理量增大；理量增大；b.b.空速降低，反应时间变长，转化率提高；空速降低，反应时间变长，转化率提高；空速降低，反应时间变长，转化率提高；空速降低，反应时间变长，转化率提高；但过长的反应时间，反应深度增加，会使但过长的反应时间，反应深度增加，会使但过长的反应时间，反应深度增加，会使但过长的反应时间，反应深度增加，会使汽油、柴油收率下降。汽油、柴油收率下降。汽油、柴油收率下降。汽油、柴油收率下降。藏量：藏量：两器内经常保持的催化剂量两器内经常保持的催化剂量4.4.1 催化裂化反应操作的影

15、响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化（六）回炼比（六）回炼比 回炼比：回炼油量（包括回炼油浆）与新鲜原料油之比回炼比：回炼油量（包括回炼油浆）与新鲜原料油之比回炼比：回炼油量（包括回炼油浆）与新鲜原料油之比回炼比：回炼油量（包括回炼油浆）与新鲜原料油之比回炼油与原料油的性质不同，改变回炼比就是改变进料油的性质。回炼油与原料油的性质不同，改变回炼比就是改变进料油的性质。在操作条件和原料性质大体相同情况下：在操作条件和原料性质大体相同情况下：回炼比回炼比，转化率转化率 ，汽油、气体和焦炭产率上升，处理能力，汽油、气体和焦炭产率上升，处理能力；在转化率大体相同的情况下：在转化率大体

16、相同的情况下：回炼比回炼比，单程转化率单程转化率，轻柴油产率轻柴油产率有所上升，反应深度变浅。有所上升，反应深度变浅。增加回炼比，降低单程转化率是增产柴油的一项措施；增加回炼比，降低单程转化率是增产柴油的一项措施；但装置能耗但装置能耗；反应所需的热量大大；反应所需的热量大大 ，原料油预热炉、反应器和分馏塔等，原料油预热炉、反应器和分馏塔等的负荷都会随之的负荷都会随之。回炼比的选取要根据生产实际综合选定。回炼比的选取要根据生产实际综合选定。4.4.1 催化裂化反应操作的影响因素催化裂化反应操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化4.4 催化裂化工艺主要操作条件分析催化裂化工艺主要操作条件分析 4 催

17、化裂化催化裂化 （一）（一）（一）（一）再生催化剂再生催化剂再生催化剂再生催化剂 含炭量含炭量含炭量含炭量（二）（二）（二）（二）再生温度再生温度再生温度再生温度 和氧含量和氧含量和氧含量和氧含量（三）（三）（三）（三）再生时间再生时间再生时间再生时间 （四）（四）（四）（四）再生压力再生压力再生压力再生压力4.4.2 催化裂化再生操作的影响因素催化裂化再生操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化（一）再生催化剂含炭量（一）再生催化剂含炭量含炭量高，催化剂再生不完全，活性下降，转化率下降含炭量高，催化剂再生不完全，活性下降，转化率下降含炭量高，催化剂再生不完全，活性下降，转化率下降含炭量高，催化剂

18、再生不完全，活性下降，转化率下降 工业上控制再生催化剂含碳量在工业上控制再生催化剂含碳量在工业上控制再生催化剂含碳量在工业上控制再生催化剂含碳量在0.2-0.7%0.2-0.7%之间，之间，之间，之间，提升管分子筛催化剂要求在提升管分子筛催化剂要求在提升管分子筛催化剂要求在提升管分子筛催化剂要求在0.2%0.2%以下。以下。以下。以下。再生催化剂含炭量：指再生后的催化剂上残留的焦炭含量再生催化剂含炭量：指再生后的催化剂上残留的焦炭含量 提高再生温度与氧含量，有利于烧焦过程；提高再生温度与氧含量，有利于烧焦过程；过高的氧含量和温度容易引起二次燃烧，提升管的再生温度控制在过高的氧含量和温度容易引起

19、二次燃烧，提升管的再生温度控制在650-700；适宜的氧含量为适宜的氧含量为0.5-1.0%在开工初期，通常采用在开工初期，通常采用较低较低的再生温度（的再生温度（560）和）和较高较高的氧含量（的氧含量（2-3%）4.4.2 催化裂化再生操作的影响因素催化裂化再生操作的影响因素（二）再生温度和氧含量（二）再生温度和氧含量 4 催化裂化催化裂化 （三）再生时间（三）再生时间延长再生时间可以减少催化剂上的焦炭含量，但当焦炭降低到一定程度延长再生时间可以减少催化剂上的焦炭含量，但当焦炭降低到一定程度后，效果就减少，因为此时再生氧化反应速度变小。后，效果就减少，因为此时再生氧化反应速度变小。一般催化

20、剂在流化床中大约一般催化剂在流化床中大约5min就可使催化剂含碳量降到就可使催化剂含碳量降到0.5%以下；以下；目前，平均停留时间为目前，平均停留时间为3-5min （四）再生压力（四）再生压力提高再生压力，使氧分压能相应提高，因此使烧焦速度更快，但再生压力由提高再生压力，使氧分压能相应提高，因此使烧焦速度更快，但再生压力由系统压力平衡所决定，并非调节手段。系统压力平衡所决定，并非调节手段。4.4.2 催化裂化再生操作的影响因素催化裂化再生操作的影响因素 4 催化裂化催化裂化4.4.3 催化裂化反应催化裂化反应再生系统的三大平衡再生系统的三大平衡压力平衡压力平衡 是本装置进行正常生产的基础，压

21、力平衡也是本装置进行正常生产的基础，压力平衡也包括两器压力平衡、气体产量和气体压缩能力的平衡，以两包括两器压力平衡、气体产量和气体压缩能力的平衡，以两器压力平衡最为关键。器压力平衡最为关键。再生器：顶部的双动滑阀再生器：顶部的双动滑阀 调节再生器的压力调节再生器的压力 反应器：气压机转速和气体循环量反应器：气压机转速和气体循环量 调节反应器的压力调节反应器的压力 两器压力保持平衡两器压力保持平衡 4 催化裂化催化裂化热平衡热平衡 热平衡：热平衡：待生催化剂在再生器内进行待生催化剂在再生器内进行烧焦再生烧焦再生，所产生热量，所产生热量除除加热主风（增压风）加热主风（增压风）外，外，余热余热全部通

22、过全部通过催化剂带入反应器催化剂带入反应器，供，供原料油汽化和反应所需的热量。原料油汽化和反应所需的热量。热平衡：再生烧焦所产生的热量热平衡：再生烧焦所产生的热量 平衡平衡 反应所吸收的热量反应所吸收的热量 操作中调节：操作中调节：操作中调节：操作中调节：两器间催化剂的循环量两器间催化剂的循环量两器间催化剂的循环量两器间催化剂的循环量来控制两来控制两来控制两来控制两器间的热量平衡，以保持要求的反应温度。器间的热量平衡，以保持要求的反应温度。器间的热量平衡，以保持要求的反应温度。器间的热量平衡，以保持要求的反应温度。影响因素：焦炭生成量影响因素：焦炭生成量影响因素：焦炭生成量影响因素：焦炭生成量

23、4.4.3 催化裂化反应催化裂化反应再生系统的三大平衡再生系统的三大平衡 4 催化裂化催化裂化物料平衡物料平衡 物料平衡物料平衡包括包括催化剂催化剂和和原料原料在数量上的在数量上的平衡平衡、单程转化率单程转化率和和回炼比的平衡及催化剂回炼比的平衡及催化剂的的损失损失和和补充补充的平衡。的平衡。催化剂和原料数量上平衡：合适剂油比控制催化剂和原料数量上平衡：合适剂油比控制催化剂和原料数量上平衡：合适剂油比控制催化剂和原料数量上平衡：合适剂油比控制单程转化率和回炼比：装置处理能力和轻质油收率单程转化率和回炼比：装置处理能力和轻质油收率单程转化率和回炼比：装置处理能力和轻质油收率单程转化率和回炼比：装置处理能力和轻质油收率催化剂的损失和补充催化剂的损失和补充催化剂的损失和补充催化剂的损失和补充：4.4.3 催化裂化反应催化裂化反应再生系统的三大平衡再生系统的三大平衡再见