催化裂化的研究進展生物技術(shù)專業(yè)

課題名稱： 催化裂化的研究進展目錄一、引言5二、現(xiàn)代催化裂化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢52.1 國內(nèi)發(fā)展狀況52.2當前的作用和存在的問題72.2.1催化裂化是最主要的運輸燃料生產(chǎn)裝置7 2.2.2催化裂化裝置面臨的問題7三、催化裂化技術(shù)概述7四、催化裂化過程反應化學發(fā)展歷程9五、催化裂化工藝135.1MGD和MIP工藝135.2靈活雙效催化裂化(CFDFCC)工藝145.3石油化工催化裂化工藝技術(shù)優(yōu)化144.3.1催化裂化工藝流程的優(yōu)化144.3.2催化裂化工藝中使用的催化劑進行優(yōu)化154.3.3優(yōu)化催化裂化工藝管理155.4石油化工重油催化裂化工藝技術(shù)措施154.4.1合理控制催化裂化的操作條件154.4.2重油催化裂化催化劑體系的優(yōu)選164.4.3重油催化裂化工藝技術(shù)的特殊性16六、催化裂化裝置的節(jié)能改造措施176.1.1改講催律烈律獎置的講料方式，有扮降低生焦率176.1.2改進鍋爐裝置設(shè)施，減少蒸汽消耗能量176.1.3強化對催化裂化裝置用電量的控制176.2措施改造效果分析186.2.1降低蒸汽消耗186.2.2用電量得到有效控制186.2.3生焦率明顯降低186.2.4催化裂化裝置改造前后總耗能得到改善186.3催化裝置能耗影響因素分析18七、催化裂化催化劑197.1.催化劑組成和結(jié)構(gòu)197.2催化劑的組成197.2.1基質(zhì)197.2.2沸石分子篩207.3當前催化裂化技術(shù)面臨的新形勢及對催化劑提出的新要求207.3.1油品重質(zhì)化的逐漸加劇207.3.2汽油產(chǎn)品質(zhì)量標準的提高207.3.3對柴油以及丙烯等化工原料的需求不斷增加21八、催化裂化技術(shù)展望21九、參考文獻催化裂化的研究進展摘 要通過催化裂化技術(shù)的應用，提高原油的加工深度，得到合格的輕質(zhì)油品，滿足石油煉制生產(chǎn)技術(shù)要求。增加石油煉制生產(chǎn)的產(chǎn)品的品種，不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量，為石油化工企業(yè)創(chuàng)造最佳的經(jīng)濟效益。因此，有必要對石油化工催化裂化生產(chǎn)技術(shù)進行優(yōu)化，應用最先進的生產(chǎn)技術(shù)，獲得更高的產(chǎn)品收率。關(guān)鍵詞催化裂化 原油 工藝流程Catalytic cracking of crude oilAbstract:Through the application of catalytic cracking technology, the processing depth of crude oil is improved, and the qualified light oil products are qualified to meet the technical requirements of petroleum refining. To increase the variety of products produced by petroleum refining, continuously improve the quality of products, and create the best economic benefits for petrochemical enterprises. Therefore, it is necessary to optimize the catalytic cracking production technology of petrochemical industry and apply the most advanced production technology to obtain higher yield. (5, song body, "abstract" is the black body)Key words:Catalytic cracking Crude oil The process flow一、引言1、在我國石油資源中，由于大部分偏重，而輕質(zhì)油品含量較低，所以，改革煉油工業(yè)勢在必行，必須要尋找到優(yōu)質(zhì)的方法。隨著煉油工業(yè)的不斷發(fā)展，催化裂化（FCC)日益成為石油深度加工的重要手段。在煉油工業(yè)中占有舉足輕重的地位。FCC工藝是將重油輕質(zhì)化，目的產(chǎn)品是汽油、柴油和液化氣。由于轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，近半個世紀以來，F(xiàn)CC工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模都有了很大的發(fā)展。二、催化裂化發(fā)展簡介2.1、國內(nèi)發(fā)展狀況：催化裂化是最重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化過程之一，這是因為熱裂化因技術(shù)落后而被淘汰，焦化適合減壓渣油，加氫裂化技術(shù)先進，產(chǎn)品收率高，質(zhì)量好但設(shè)備投資大，操作費用高，氫氣來源有困難。因此，催化裂化成為油輕質(zhì)化的主要手段。中國石油化工研究院、中國石油蘭州石化公司、華東理工大學石油加工研究所等致力于研究劣質(zhì)重油加工，清潔汽油生產(chǎn)，生產(chǎn)低碳烯烴等領(lǐng)域的先進，其催化裂化技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的化學制備轉(zhuǎn)為現(xiàn)代的多功能組裝，綜合考慮影響催化裂化的主要因素，研究中心成功地研制了一系列的催化裂化技術(shù)以及催化劑，例如，兩段提升管催化裂化多產(chǎn)丙烯兼顧輕油生產(chǎn)（TMP）技術(shù)和LCC系列多產(chǎn)丙烯催化劑等。2.2、國外發(fā)展狀況：催化裂化自1936年實現(xiàn)工業(yè)化至今已有70多年的歷史。當時世界上第一套100Kt/a的催化裂化裝置于1936年4月6日在Paulsboro建成投產(chǎn)，它由Cross熱裂化裝置改建而成。設(shè)有三個水冷式固定床反應器，實行人工輪流切換操作。早期的Houdry裝置原則流程如圖所示。三、催化裂化原料催化裂化原料的范圍很廣泛，大體可分為直鎦餾分油和渣油、脫瀝青油、回煉油經(jīng)芳烴抽提后的抽余油、熱加工餾分油、加氫處理油等。3.1直鎦餾分油和渣油催化裂化早期以生產(chǎn)航空汽油為目的，以輕柴油餾分（200-350）為原料。由于輕柴油餾分可直接作為產(chǎn)品，且需要量很大，所以后來不再用直鎦輕柴油作催化裂化原料。渣油通常是指常壓塔底的常壓渣油或減壓塔底的減壓渣油。渣油是原料油最重要的部分，減壓渣油是原油中沸點最高、相對分子質(zhì)量最大、雜原子含量最多和結(jié)構(gòu)最為復雜的部分。不同原油的減壓渣油的組成和性質(zhì)既有共性又各有其特點。因此，必須對其化學組成、化學結(jié)構(gòu)及特點有較深人的了解，才能根據(jù)其各自特點進行合理加工。3.2脫瀝青油渣油溶劑脫瀝青技術(shù)是一種有效的渣油預處理技術(shù)，它在組合工藝中的應用被日益看好，在獲得脫瀝青油（DAO）和瀝青過程中，被看作是從減壓渣油制取催化裂化原料的重要途徑之一。通常脫瀝青油摻入直鎦餾分油中作為催化裂化原料。目前有各種各樣的溶劑脫瀝青工藝，如ROSE法、DEMEX法和SOLVAHL法等。目前煉油廠中生產(chǎn)的脫瀝青油70%以上都作為催化裂化原料。3.3回煉油經(jīng)芳烴抽提后的抽余油催化裂化回煉油（重循環(huán)油HCO）中含有大量的重質(zhì)芳烴，經(jīng)溶劑抽提后，芳烴可綜合利用，其抽余油作為催化裂化原料。3.4熱加工餾分油如焦化餾分油（CGO）、高溫熱裂解重油、減黏裂化重油等，都可以作催化裂化原料。其中焦化餾分油是催化裂化的主要原料之一。但是，由于它們是已經(jīng)裂化過的油料，其中烯烴、芳烴含量較多，而且含有硫、氮等雜質(zhì)，其裂化時轉(zhuǎn)化率低、生焦率高，一般不單獨使用，而是和直鎦餾分油摻和后作為混合進料，有的則需要經(jīng)加氫處理才可作為催化裂化原料。3.5加氫處理油先經(jīng)過加氫處理（HT）再作為催化裂化的原料油有許多種。如直鎦餾分油、常壓渣油、減壓渣油、溶劑脫瀝青油、焦化餾分油、煤焦油以及催化裂化回煉油等，都可以根據(jù)具體的情況先進行加氫處理或加氫脫硫（HDS），然后再進催化裂化裝置作為原料。4、 催化裂化反應的特點4.1工藝特點產(chǎn)品收率高，質(zhì)量好是催化裂化最重要的兩個特點。通過催化裂化所得到的產(chǎn)品，它們的性能都比較好。例如汽油，它的辛烷值高，并且具有較好的穩(wěn)定性，幾乎不含雜質(zhì)，像一些影響使用性能的，如二烯烴之類的都不含有。裂化氣中所包含的一些成分如C3、C4、丙烯、丁烯都是重要的石油化工生產(chǎn)原料，同時還能提供大量液化氣供民用。與汽油相比，柴油各方面的性能都差些，十六烷值較低，必須要調(diào)和之后才能使用，一般用直餾柴油與之調(diào)和。催化裂化生產(chǎn)產(chǎn)品的方法較多，也比較靈活。相同的裝置，使用不同的操作條件，產(chǎn)品的分布不同，汽油、柴油、氣體的比例也不同，以此來努力地跟上市場經(jīng)濟的發(fā)展，順應時代。原料選擇范圍較寬，通常是以減壓餾分油、焦化蠟油等做原料。對于碳原子數(shù)相同的各類烴，它們被吸附的順序為：稠換芳烴稠換環(huán)烷烴烯烴單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴環(huán)烷烴烷烴。同類烴則相對分子質(zhì)量越大越容易被吸附。化學反應速度大小的順序為：烯烴大分子單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴異構(gòu)烷烴與烷基環(huán)烷烴小分子單烷基側(cè)鏈的單換芳烴正構(gòu)烷烴稠環(huán)芳烴。從上面的吸附順序和反應速度的順序來看并不一致，反應速度較快的烴類，由于不容易被吸附也會影響它反應的進行。不過催化劑表面上各類烴被吸附的數(shù)量除與它被吸附的難易有關(guān)外，還與它在原料中的含量有關(guān)。原料中的稠環(huán)芳烴，由于它最容易被吸附而反應速度又最慢，因此，吸附后牢牢的占據(jù)了催化劑的表面，阻止其他烴類的吸附和反應，并且由于長時間停留在催化劑上，進行縮合生焦不再脫附，所以，如果原料中含稠換芳烴較多時，會使催化劑很快失去活性。4.2平行-順序反應烴類的催化裂化反應同時又是一個復雜的平行-順序反應。即原料在裂化時，同時朝著幾個方向進行反應，這種反應叫做平行反應。同時隨著反應深度的增加，中間產(chǎn)物又會繼續(xù)反應，這種反應叫做順序反應。重質(zhì)原料油的催化裂化反應情況如下圖所示。平行-順序反應的一個重要特點是反應深度對各產(chǎn)品產(chǎn)率的分配有著重要影響，即隨著反應時間的增長，轉(zhuǎn)化率不斷提高，最終產(chǎn)物氣體和焦炭的產(chǎn)率會一直增加，而汽油的產(chǎn)率會在開始時增加，經(jīng)過一個最高點后又下降。這是因為達到一定反應深度后，再加深反應，汽油進一步會分解成氣體的速度已高于生成汽油的速度。同樣，對于柴油產(chǎn)率來說，也像汽油產(chǎn)率曲線一樣會出現(xiàn)一個最高點，知識這個點出現(xiàn)在轉(zhuǎn)化率較低的時候。習慣上稱初次反應產(chǎn)物再繼續(xù)進行的反應為二次反應。催化裂化的二次反應是多種多樣的，它們對產(chǎn)品的產(chǎn)率分布影響較大，期中有些反應對產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量是有利的，有些則是不利的。如反應生成的烯烴再經(jīng)異構(gòu)化生成辛烷值更高的異構(gòu)烴，或與環(huán)烷烴進行氫化轉(zhuǎn)移反應生成穩(wěn)定的烷烴和芳烴等，這些反應都是所希望的。而烯烴進一步裂化為干氣或小分子烯烴（如丙烯、丁烯）經(jīng)氫轉(zhuǎn)移飽和，以及烯烴及高分子芳烴縮合生成焦炭等反應則是不希望的。因此，在催化裂化生產(chǎn)中適當控制二次反應的發(fā)生。5、 催化裂化工藝5.1石油化工催化裂化工藝技術(shù)優(yōu)化 對石油化工催化裂化工藝技術(shù)進行研究，優(yōu)選最佳的催化裂化工藝，達到石油化工生產(chǎn)的技術(shù)要求，滿足石油化工企業(yè)節(jié)能降耗的技術(shù)措施，達到預期的生產(chǎn)效率。5.1.1催化裂化工藝流程的優(yōu)化 石油化工催化裂化工藝基本由五大部分組成，反應再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)、產(chǎn)品的脫硫精制系統(tǒng)和煙氣能量回收系統(tǒng)。將幾大系統(tǒng)結(jié)合起來，更好地完成催化裂化的效果。節(jié)約催化劑的用量，加快對焦炭的燃燒速度，通過再生系統(tǒng)的作用，及時恢復催化劑的活性，使其達到最佳的催化裂化的狀態(tài)，得到更多的汽油、柴油以及液化氣產(chǎn)品，滿足石油化工催化裂化的產(chǎn)品質(zhì)量標準，為石油煉制創(chuàng)造可觀的利潤。 反應再生系統(tǒng)是進行催化裂化反應的關(guān)鍵要素，通過催化裂化反應生產(chǎn)小分子產(chǎn)品，同時也發(fā)生縮合反應生產(chǎn)出焦炭由于焦炭對催化裂化工藝產(chǎn)生不利的影響，因此，通過再生系統(tǒng)，將焦炭燃燒掉，恢復催化劑的活性，繼續(xù)完成催化裂化的反應，得到更多的合格產(chǎn)品。 分餾系統(tǒng)實現(xiàn)催化裂化后產(chǎn)品的分離處理，剩余的熱能高，分離的精確程度很容易滿足生產(chǎn)的需要，實現(xiàn)多路循環(huán)回流效果，塔頂循環(huán)回流，達到設(shè)計的分離狀態(tài)。通過吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的作用，得到穩(wěn)定的汽油產(chǎn)品和液化氣。 將石油化工催化裂化生產(chǎn)工藝的熱能進行回收利用，避免能量的浪費，一般預熱可以進行發(fā)電使用等，加強對石油煉制生產(chǎn)工藝的管理，提高廢棄物處理的措施，防止發(fā)生環(huán)境污染事故。經(jīng)過現(xiàn)場的試驗研究，不斷應用新工藝、新技術(shù)，提高催化裂化工藝的生產(chǎn)效率。5.1.2催化裂化工藝中使用的催化劑進行優(yōu)化 在石油化工催化裂化工藝中，使用固體催化劑，油品可以很快離開催化劑，焦炭能夠沉積在催化劑的表面，使催化劑的活性下降，通過再生系統(tǒng)的作用，應用空氣燒掉催化劑表面的焦炭，恢復催化劑的活性，加快催化裂化反應的速度，提高產(chǎn)品的收率，達到石油化工催化裂化的技術(shù)標準。 不斷研制新的催化劑體系，使其滿足渣油催化裂化反應的需要，節(jié)約催化劑的用量，降低催化裂化反應的成本，才能達到預期的生產(chǎn)目標。對石油煉制體系的催化劑進行試驗研究，減少催化劑表面烴類的含量，進而減少焦炭的形成，防止催化劑失效，提高渣油煉制的效率，達到預期的生產(chǎn)效率。5.1.3優(yōu)化催化裂化工藝管理 提高催化裂化工藝的生產(chǎn)效率，加強對生產(chǎn)過程的管理，優(yōu)選最佳的運行參數(shù)，合理控制催化裂化反應的速度，得到更高品質(zhì)的輕質(zhì)油品，滿足石油化工生產(chǎn)的技術(shù)要求。不斷創(chuàng)新催化裂化工藝技術(shù)措施，研究和應用兩段提升管催化裂化工藝，改善催化反應過程，提高反應深度，提高汽油的辛烷值，提升所有產(chǎn)品的質(zhì)量，使催化裂化工藝達到更高的標準。 對反應器的出口系統(tǒng)進行革新改造，應用封閉式禍合旋分器，使催化劑和裂化產(chǎn)物快速分離，提高催化裂化反應的時效性。改善進料噴嘴，防止噴嘴結(jié)焦，提高噴嘴的使用壽命，使其更好地為催化裂化生產(chǎn)提供支持。應用先進的分段汽提裝置，除去催化劑上面攜帶的烴類，有效地防止結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，提高催化裂化生產(chǎn)工藝的效率。5.2石油化工重油催化裂化工藝技術(shù)措施5.2.1合理控制催化裂化的操作條件 降低焦炭的產(chǎn)率，合理控制操作條件，才能達到預期的生產(chǎn)目標。改善原料油的汽化和霧化條件，由于重油中含有更多的渣油成分，對其進行汽化，存在氣液兩相共存的狀態(tài)，對原料進行汽化的過程中，減少液相的分離比例，才能避免渣油對催化劑的不利影響，提高催化裂化的效果。 使用較高的反應溫度，縮短反應時間，防止更多的焦炭等成分的形成，而加劇生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕和堵塞，影響到重油催化裂化生產(chǎn)的順利實施。加強對重油催化裂化生產(chǎn)裝置設(shè)備的管理，提高設(shè)備安全運行的效率，降低設(shè)備的故障率，延長重油催化裂化設(shè)備的長周期運行時間，減少停車檢修的頻次，才能達到預期的生產(chǎn)效率。提高重油催化裂化生產(chǎn)的安全環(huán)保性能，采取必要的技術(shù)措施，對生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)進行控制和管理，避免發(fā)生泄漏事故，對廢棄物進行處理，防止發(fā)生環(huán)境污染事故。5.2.2重油催化裂化催化劑體系的優(yōu)選 為了提高重油催化裂化的生產(chǎn)效率，優(yōu)選催化劑體系，通過催化劑的作用，加速重油催化裂化的程度，縮短重油加工的時間，避免更多副產(chǎn)品及雜質(zhì)的產(chǎn)生，保證重油催化裂化的順利進行。催化劑體系的研制，使其達到更高的熱穩(wěn)定性，防止催化劑體系失效，并達到催化劑再生利用的效果，防止催化劑用量過大，而增加重油催化裂化生產(chǎn)的成本。具有抗重金屬污染的能力，才能將其應用于重油的催化裂化生產(chǎn)工藝中。現(xiàn)場常用的重油催化裂化生產(chǎn)的催化劑為Y型的沸石分子篩催化劑，并對其不斷進行改進，提高催化裂化的效果，使其達到最佳的催化狀態(tài)，提高產(chǎn)品的收率，滿足石油化工生產(chǎn)的技術(shù)要求。5.2.3重油催化裂化工藝技術(shù)的特殊性 重油催化裂化工藝與常規(guī)的催化裂化工藝不同，在進料方式、再生系統(tǒng)的使用、催化劑的選用及SOx的排放控制方面，具有自身的特點。而對于余熱的回收利用和常規(guī)的催化裂化工藝是類似的。 重油催化裂化工藝技術(shù)措施，包括常壓渣油轉(zhuǎn)化工藝、流化催化工藝和瀝青渣油處理工藝等。流化催化工藝技術(shù)在現(xiàn)場得到廣泛應用，生產(chǎn)過程中，將原料經(jīng)過換熱器或者加熱爐提高溫度后，使其霧化，形成重油的蒸汽，進人到輸送管道中，與再生系統(tǒng)輸送的催化劑混合后，進人流化床反應器，在反應器內(nèi)經(jīng)過催化劑的作用，實現(xiàn)催化裂化的效果。再經(jīng)過旋流分離器，將氣相和液相進行分離處理，進人到分餾裝置后，得到汽油餾分和輕質(zhì)的柴油餾分，并對分餾出來的干氣進行回收利用，將重油催化裂化生產(chǎn)的焦炭進行回收，防止廢棄物造成環(huán)境污染，完成重油催化裂化生產(chǎn)的程序，得到合格的重油催化裂化產(chǎn)品，達到石油化工生產(chǎn)的技術(shù)要求。6、 影響催化裂化的主要因素任何生產(chǎn)裝置都希望達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的生產(chǎn)目的，催化裂化也不意外。但是要滿足這一要求，必須擁有各方面的有利條件，例如：良好的原料、優(yōu)良的催化劑、先進的裝置及設(shè)備以及適宜的操作條件。而原料、設(shè)備及催化劑對一套固定的裝置來說它們是客觀存在，不能作為調(diào)節(jié)手段。因此，要使得生產(chǎn)順利進行，只要我們能夠熟練地掌握操作條件對反應深度、產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量的影響規(guī)律，從而就能夠根據(jù)對各種產(chǎn)品的需求，做出恰當?shù)恼{(diào)整操作。6.1催化裂化反應過程中的有關(guān)概念6.1.1轉(zhuǎn)化率從廣義上來講，轉(zhuǎn)化率應該是原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的百分率，是表示反應深度的指標。如果原油為100，則：轉(zhuǎn)化率（質(zhì)量分數(shù)）=（100-為轉(zhuǎn)化的原料）/100*100%，式中，“為轉(zhuǎn)化的原料”是指沸程與原料相當?shù)哪遣糠钟土希瑢嶋H上它的組成及性質(zhì)已經(jīng)不同于新鮮原料。在科研和生產(chǎn)中常常采用下式來表示轉(zhuǎn)化率： 轉(zhuǎn)化率=氣體產(chǎn)率+汽油產(chǎn)率+焦炭產(chǎn)率只用氣體、汽油、焦炭三種產(chǎn)物產(chǎn)率的總和來表示轉(zhuǎn)化率并不能準確地反映催化裂化的反應深度，因為柴油餾分也是反應產(chǎn)物。這種表示轉(zhuǎn)化率的方法是由于最初催化裂化多以柴油為原料，汽油為目的產(chǎn)物所至，至今人們?nèi)匝永m(xù)這種傳統(tǒng)的表示方法。6.1.2產(chǎn)品分布原料裂化所得各種產(chǎn)品產(chǎn)率的總和為100%，各種產(chǎn)率之間的分配關(guān)系即為產(chǎn)品分布。一般情況下我們是希望盡量提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)率，而減少副產(chǎn)品的產(chǎn)率。值得注意的是，雖然我們不希望產(chǎn)生過多的副產(chǎn)品，但是它的產(chǎn)率太低也不行，因為裝置的熱源是靠燒焦來提供的，它的產(chǎn)率影響著整個反應甚至是產(chǎn)品的產(chǎn)率，因此焦炭的產(chǎn)率的控制就顯得尤為重要，其中的度需要我們自己去衡量。如過副產(chǎn)物產(chǎn)率過低，我們就不得不提高原料預熱溫度或噴高溫熱油來彌補熱量不足這一嚴重的問題。 原料的性質(zhì)和催化劑的選擇對產(chǎn)品的分布有著非常重要的影響，因此，在生產(chǎn)種應該根據(jù)原料與所用催化劑的不同控制好操作條件，在適宜的轉(zhuǎn)化率條件下得到我們所期待的產(chǎn)品分布。6.1.3循環(huán)裂化在工業(yè)生產(chǎn)中我們?yōu)榱双@得比較高的輕質(zhì)油或輕質(zhì)產(chǎn)品的收率，同時產(chǎn)品分布合理，常采用回煉操作，即控制原料轉(zhuǎn)化率，使得其值在我們可以控制的范圍內(nèi)，讓一次反應后生成的與原料沸程相近的中間餾分，再返回反應器重新進行裂化，這種操作方式也稱為循環(huán)裂化，這部分油稱為循環(huán)油或回煉油。有時候我們也將最重的渣油（或稱油漿）進行回煉，我們稱之為全回煉?；責捰偷酿s分，可以用作生產(chǎn)重柴油的原料，通過對最重渣油的處理，即凈化除去其中所含的雜質(zhì)，同樣也可以作為生產(chǎn)澄清油的原料。新鮮原料量與回煉油兩部分組成了循環(huán)裂化反應的總進料，回煉油（包括回煉油漿）量與新鮮原料量之比稱為回煉比?？傔M料量與新鮮原料量之比稱為進料比。在回煉操作中，轉(zhuǎn)化率分為兩種，一種是單程轉(zhuǎn)化率，另一種總轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)品的產(chǎn)率也分為兩種，即：單程產(chǎn)率和總產(chǎn)率。我們通常情況下提到的產(chǎn)品產(chǎn)率都是對新鮮原料而言，單程轉(zhuǎn)化率是指總進料一次通過反應器的轉(zhuǎn)化率。6.2影響因素分析一直以來人們都希望催化裂化生產(chǎn)產(chǎn)品的產(chǎn)率較高，因為這樣反應裝置的處理能力就能夠得到提高，在工業(yè)生產(chǎn)中我們總是希望干氣、焦炭及其副產(chǎn)物的產(chǎn)率低一些，像液化氣、汽油、柴油這類主產(chǎn)物的產(chǎn)率高些。產(chǎn)品質(zhì)量方面，則希望汽油辛烷值高、安定性好，柴油十六烷值高。但這些要求往往是相互矛盾的，若想提高轉(zhuǎn)化率，干氣及焦炭產(chǎn)率就要隨之提高，多產(chǎn)柴油必然減少汽油和液化氣產(chǎn)率，提高辛烷值就會降低柴油十六烷值。掌握操作因素對各方面的影響以便根據(jù)不同的要求處理好這些矛盾。影響催化裂化反應的主要因素有：反應溫度、反應時間、劑油比、反應壓力。6.2.1反應溫度反應速度、產(chǎn)品分布、產(chǎn)品質(zhì)量受反應溫度控制。溫度高則反應速度加快，同時能使轉(zhuǎn)化率提高。與此同時，溫度對熱裂化反應速度的影響比對催化裂化反應速度的影響大得多。例如，溫度每增加10，催化裂化反應速度約提高11%-20%，而熱裂化的反應速度則提高約為60%-80%。因此，當溫度提高到510以上時，熱裂化反應處于主導位置，這就致使氣體中C1、C2組分增多，產(chǎn)品的不飽和度增大。在這種情況下，仍以催化裂化反應為主。由于催化裂化為平行-順序反應，而反應溫度又對各類反應的反應速度有不同的影響，因此不同的溫度條件下會得到不一樣的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量。由于提高反應溫度對促進裂化反應（生成烯烴）和芳構(gòu)化反應速度提高的程度高于氫轉(zhuǎn)移反應，因而使汽油中的烯烴和芳烴含量提高，故汽油的辛烷值提高，一般工業(yè)生產(chǎn)裝置的反應溫度常根據(jù)生產(chǎn)方案的不同采用460-520。6.2.2反應時間在床層反應中，原料與催化劑的接觸時間我們通常用空間速度來表示。由于催化裂化反應是在催化劑表面上進行的，所以空速越高就意味著反應時間越短，反之反應時間越長。在流化催化裂化中多用質(zhì)量空速，即：空速的單位為h-1,故空速的倒數(shù)稱為假反時間。在提升管反應器內(nèi)，催化劑密度很低，幾乎呈活塞式流動并通過反應器，空速很高且不易測定，所以，提升管催化裂化的反應時間是以汽油心思提升管內(nèi)的停留時間表示。由于提升管催化裂化采用了高活性的分子篩催化劑，故所需反應時間很短，一般只有1-4s即可使進料中的非芳烴全部轉(zhuǎn)化，特別是在反應開始時速度最快，1s以后轉(zhuǎn)化率增長便趨于緩和。反應時間過長，會引起汽油、柴油的再次分解導致輕油收率降低。因此，為了避免二次反應，通常在提升管出口處設(shè)有快速分離裝置，以便使油劑迅速分開，終止反應。6.2.3劑油比催化劑循環(huán)量與總進料量之比稱為劑油比，用C/O表示。增加劑油比可以提高轉(zhuǎn)化率，因為在焦炭產(chǎn)率一定時，劑油比增大就意味著反應器內(nèi)催化劑上的平均碳含量降低，即實際活性增高。劑油比增加，會使焦炭產(chǎn)率升高，這主要得益于轉(zhuǎn)化率的提高。除此之外，進料量不變，劑油比增加就說明催化劑循環(huán)量加大，因而使汽提段負荷增大，汽提效率降低，也相當于提高焦炭產(chǎn)率。6.2.4反應壓力反應壓力對催化裂化過程的影響主要是通過汽油分壓來體現(xiàn)的。實驗數(shù)據(jù)表明，當其他條件不變時，提高反應器的油氣分壓，可提高轉(zhuǎn)化率，但同事焦炭產(chǎn)率增加，汽油產(chǎn)率下降，液態(tài)烴中的丁烯也相對減少。提升管催化裂化沉降器頂部壓力根據(jù)壓力平衡的需要一般分為0.12-0.2MP（表）。以上所進行的這些因素分析只是定性的，如果把這些復雜的關(guān)系定量地聯(lián)系起來，建立起動力學模型，則對裝置的設(shè)計及生產(chǎn)操作的控制都是非常有利的?，F(xiàn)在已經(jīng)有不少行之有效的動力學模型出現(xiàn)，例如，三集總動力學模型及威客曼等研究的十集總模型等，可參見石油煉制過程反應動力學及其他有關(guān)書籍。七、催化裂化催化劑 7.1.催化劑組成和結(jié)構(gòu) 催化裂化裝置催化劑是一種熱穩(wěn)定性良好的固體酸催化劑，從最開始的天然白土、合成硅鋁到分子篩催化劑，都是以硅酸鋁鹽作為基礎(chǔ)的固體酸材料。這些催化劑的化學組成均為SiO2和Al2O3。MIP- CGP工藝采用的催化劑為分子篩催化劑，催化劑的性質(zhì)指標如表1。 7.2催化劑的組成 7.2.1基質(zhì)催化劑中沸石分子篩的顆粒過度細，活性又太高，因而沸石分子篩不適合單獨作催化劑，必須將它在相應的載體中分散布置，這種載體可稱為基質(zhì)。基質(zhì)具有較適當?shù)目追植技拜^大的表面積，可以將沸石分子篩完美地分散在其表面;基質(zhì)具有形狀、粒度和必要的機械強度;基質(zhì)可以從沸石分子篩中帶走熱量，起到保護的作用。7.2.2沸石分子篩 在工業(yè)生產(chǎn)中，催化裂化催化劑中沸石分子篩的含量約為巧%。沸石分子篩是結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，分子篩中具有均勻的內(nèi)孔道，外觀是白色粉末狀的結(jié)晶，具有明顯的金屬光澤，相對密度為2-2.8，比表面積為300-1000/g。沸石分子篩的構(gòu)成可以通俗地理解為無機聚合物，其最原始的單元是鋁氧四面體和硅氧四面體。7.3催化劑的使用性能7.3.1物理性質(zhì)7.3.1.1密度催化劑有三種表示密度的方法，即骨架密度、顆粒密度和堆積密度。骨架密度：它是扣除顆粒內(nèi)微孔體積時的凈催化劑密度，又稱真是密度，其值約為2080-2300Kg/m。顆粒密度：是指單個顆粒包括孔體積在內(nèi)的密度，它與孔隙度有關(guān)，孔隙度大時顆粒密度小，一般為900-1200Kg/m。堆積密度：是指催化劑堆積時，包括微孔和顆粒間的空隙在內(nèi)的密度。堆積密度和顆粒堆積方式有關(guān)。一般為400-900Kg/m。將一定質(zhì)量的催化劑裝入量筒，經(jīng)搖動后待剛剛?cè)柯湎聲r，立即讀取體積計算所得的密度，稱為充氣密度，或疏松密度。上述量筒中的催化劑靜置2分鐘后，在讀取體積所計算出的密度，稱為沉降密度。將量筒中的催化劑在桌子上礅實至體積不再減小時，讀取體積計算出的密度，稱為密實密度或壓緊密度。7、 催化裂化催化劑助劑 為了改善催化裂化的生產(chǎn)，在催化裂化過程中，除使用裂化催化劑外，還先后發(fā)展了多種起輔助作用的助催化劑（簡稱助劑），以適應原料不斷變重和充分發(fā)揮分子篩催化劑高活性的特點，降低再生催化劑的炭量以及減輕對環(huán)境污染等項的要求。這些助劑均以添加劑的方式加到裂化催化劑中，起到除催化裂化過程外的其他作用，如促進一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，提高汽油的辛烷值，鈍化原料中重金屬雜質(zhì)對催化劑活性的毒性和降低FCC汽油硫含量助劑等。 7.1一氧化碳助燃劑 CO助燃劑是CO燃燒助劑的簡稱。當使用CO助劑時，它可以促進CO氧化成C02，實現(xiàn)安全再生，從而使再生催化劑含炭量降低，活性及選擇性得到改善，輕油收率增加，并減少CO對大氣的污染。同時，還起到降低催化劑循環(huán)量、減少催化劑消耗和提高輕質(zhì)油收率等的效果。這一技術(shù)已獲得廣泛應用。由于分子篩催化劑對焦炭比較敏感，因此，必須使用再生催化劑含炭量降到0.2%以下才能發(fā)揮分子篩高活性的特點。九、參考文獻：1.田輝平.催化裂化催化劑及助劑的現(xiàn)狀和發(fā)展【M】.煉油技術(shù)與工程.20062.陸璐.催化裂化催化劑在新形勢下的發(fā)展趨勢【M】.廣州化工.20133.謝朝鋼.催化裂化反應機理研究進展及實踐應用【M】.石油學報.20174.侯波，曹志濤.催化裂化工藝及催化劑的技術(shù)進展【M】.化學工業(yè)與工程技術(shù).20095.許友好，汪燮卿.催化裂化過程反應化學的進展【M】.中國工程科學.20076.楊朝何，陳小博，李春義等.催化裂化面臨的挑戰(zhàn)與機遇【M】.中國石油大學學報（自然科學報）.20177.陳俊武，盧捍衛(wèi).催化裂化在煉油廠中的地位和作用展望【M】.石油學報(石油加工）.20038.管建強.催化裂化裝置的能耗因素分析及節(jié)能措施實施【M】.當代化工研究.20169.陳浩，文飛鵬，李智.催化裂化裝置原料變化對生產(chǎn)的影響及措施【M】.中國石油和化工.201610.陳波濤.石油化工催化裂化工藝技術(shù)優(yōu)化【M】.化工設(shè)計通訊.201711.韓賀，馬曉夢.石油化工重油催化裂化工藝技術(shù)【M】.石化技術(shù).201812.黃炎彬.提高催化裂化裝置催化劑的利用率 以MIP一CGP工藝為例【M】.安徽化工.201713. 第 1 頁