催化加氢、裂化及重整
目录
第一章催化加氢 (2)
一、加氢处理反应 (2)
二、烃类加氢反应 (3)
三、加氢处理工艺流程 (8)
四、加氢裂化工艺流程 (8)
五、影响加氢的因素 (9)
第二章催化裂化 (9)
一、催化裂化 (10)
二、催化裂化的化学反应 (10)
三、原料、产品 (12)
四、装置类型 (18)
第三章催化重整编辑 (19)
一、催化重整 (19)
二、化学反应 (19)
三、催化剂 (19)
四、过程条件 (19)
五、工艺流程 (20)
六、应用和发展 (20)
第四章加氢反应器和催化裂化反应器 (21)
一、加氢反应器 (21)
二、催化裂化反应器 (26)
第一章催化加氢
一、加氢处理反应
1.加氢脱硫反应（HDS）
石油馏分中的硫化物主要有硫醇、硫醚、二硫化合物及杂环硫化物，在加氢条件下发生氢解反应，生成烃和H2S，主要反应如：
RSH +H2RH+H2S
R S R+2H2+H2S
(RS)2+3H22RH+2H2S
S +4H2R C4H9+H2S
R
S +2H
2+H2S
各种硫化物在加氢条件下反应活性因分子大小和结构不同存在差异，其活性大小的顺序为：硫醇＞二硫化物＞硫醚≈四氢噻吩＞噻吩。
噻吩类的杂环硫化物活性最低。并且随着其分子中的环烷环和芳香环的数目增加，加氢反应活性下降。
2.加氢脱氮反应（HDN）
石油馏分中的氮化物主要是杂环氮化物和少量的脂肪胺或芳香胺。在加氢条件下，反应生成烃和NH3主要反应如下：
R CH2NH2+H2R CH3+NH3
N
+5H2C5H12+NH3
N
+7H2C3H7+NH3
N
H
+4H24H10+NH3
加氢脱氮反应包括两种不同类型的反应，即C=N 的加氢和C－N键断裂反应，因此，加氢脱氮反应较脱硫困难。加氢脱氮反应中存在受热力学平衡影响的情况。
馏分越重，加氢脱氮越困难。主要因为馏分越重，氮含量越高；另外重馏分氮化物结构
也越复杂，空间位阻效应增强，且氮化物中芳香杂环氮化物最多。
3.加氢脱氧反应（HDO ）
石油馏分中的含氧化合物主要是环烷酸及少量的酚、脂肪酸、醛、醚及酮。含氧化合物在加氢条件下通过氢解生成烃和H2O 。主要反应如：
OH +H 2
+H 2O COOH +3H 2CH 3+2H 2O
含氧化合物反应活性顺序为：
呋喃环类＞酚类＞酮类＞醛类＞烷基醚类
含氧化合物在加氢反应条件下分解很快，对杂环氧化物，当有较多的取代基时，反应活性较低。
4.加氢脱金属（HDM ）
石油馏分中的金属主要有镍、钒、铁、钙等，主要存在于重质馏分，尤其是渣油中。这些金属对石油炼制过程，尤其对各种催化剂参与的反应影响较大，必须除去。渣油中的金属可分为卟啉化合物(如镍和钒的络合物)和非卟啉化合物(如环烷酸铁、钙、镍)。以非卟啉化合物存在的金属反应活性高，很容易在H2／H2S 存在条件下，转化为金属硫化物沉积在催化剂表面上。而以卟啉型存在的金属化合物先可逆地生成中间产物，然后中间产物进一步氢解，生成的硫化态镍以固体形式沉积在催化剂上。加氢脱金属反应如：
22,''H H S R M R MS RH R H --???→++
由上可知，加氢处理脱除氧、氮、硫及金属杂质进行不同类型的反应，这些反应一般是在同一催化剂床层进行，此时要考虑各反应之间的相互影响。如含氮化合物的吸附会使催化剂表面中毒，氮化物的存在会导致活化氢从催化剂表面活性中心脱除，而使HDO 反应速度下降。也可以在不同的反应器中采用不同的催化剂分别进行反应，以减小反应之间的相互影响和优化反应过程。
二、烃类加氢反应
烃类加氢反应主要涉及两类反应，一是有氢气直接参与的化学反应，如加氢裂化和不饱和键的加氢饱和反应，此过程表现为耗氢；二是在临氢条件下的化学反应，如异构化反应，此过程表现为，虽然有氢气存在，但过程不消耗氢气，实际过程中的临氢降凝是其应用之一。
1.烷烃加氢反应
烷烃在加氢条件下进行的反应主要有加氢裂化和异构化反应。其中加氢裂化反应包括C －C 的断裂反应和生成的不饱和分子碎片的加氢饱和反应。异构化反应则包括原料中烷烃分子的异构化和加氢裂化反应生成的烷烃的异构化反应。而加氢和异构化属于两类不同反应，需要两种不同的催化剂活性中心提供加速各自反应进行的功能。即要求催化剂具备双活性，并且两种活性要有效的配合（参见重整催化剂双功能）。烷烃进行反应描述如下：
R1－R2 + H2 →R1H + R2H
nCnH2n+2 →iCnH2n+2
烷烃在催化加氢条件下进行的反应遵循正碳离子反应机理，生成的正碳离子在β位上发生断键，因此，气体产品中富含C3 和C4 。由于既有裂化又有异构化，加氢过程可起到降凝作用。
2.环烷烃加氢反应
环烷烃在加氢裂化催化剂上的反应主要是脱烷基、异构和开环反应。环烷正碳离子与烷烃正碳离子最大的不同在于前者裂化困难，只有在苛刻的条件下，环烷正碳离子才发β位断裂。带长侧链的单环环烷烃主要是发生断链反应。六元环烷相对比较稳定，一般是先通过异构化反应转化为五元环烷烃后再断环成为相应的烷烃。双六元环烷烃在加氢裂化条件下往往是其中的一个六元环先异构化为五元环后再断环，然后才是第二个六元环的异构化和断环。这两个环中，第一个环的断环是比较容易的，而第二个环则较难断开。此反应途径描述如下：
CH3
C4H9
CH3
C4H9
i-C10H12
环烷烃异构化反应包括环的异构化和侧链烷基异构化。环烷烃加氢反应产物中异构烷烃与正构烷烃之比和五元环烷烃与六元环烷烃之比都比较大。
3.芳香烃加氢反应
苯在加氢条件下反应首先生成六元环烷，然后发生前述相同反应。
烷基苯加氢裂化反应主要有脱烷基、烷基转移、异构化、环化等反应，使得产品具有多样性。C1～C4侧链烷基苯的加氢裂化，主要以脱烷基反应为主，异构和烷基转移为次，分别生成苯、侧链为异构程度不同的烷基苯、二烷基苯。烷基苯侧链的裂化既可以是脱烷基生成苯和烷烃；也可以是侧链中的C－C键断裂生成烷烃和较小的烷基苯。对正烷基苯，后者比前者容易发生，对脱烷基反应，则α－C上的支链越多，越容易进行，以正丁苯为例，脱烷基速率有以下顺序：
叔丁苯＞仲丁苯＞异丁苯＞正丁苯
短烷基侧链比较稳定，甲基、乙基难以从苯环上脱除。C4或C4以上侧链从环上脱除很快。对于侧链较长的烷基苯，除脱烷基、断侧链等反应外，还可能发生侧链环化反应生成双环化合物。苯环上烷基侧链的存在会使芳烃加氢变得困难，烷基侧链的数目对加氢的影响比侧链长度的影响大。
对于芳烃的加氢饱和及裂化反应，无论是降低产品的芳烃含量（生产清洁燃料），还是降低催化裂化和加氢裂化原料的生焦量都有重要意义。在加氢裂化条件下，多环芳烃的反应非常复杂，它只有在芳香环加氢饱和反应之后才能开环，并进一步发生随后的裂化反应。稠环芳烃每个环的加氢和脱氢都处于平衡状态，其加氢过程是逐环进行，并且加氢难度逐环增加。
4.烯烃加氢反应
烯烃在加氢条件下主要发生加氢饱和及异构化反应。烯烃饱和是将烯烃通过加氢转化为相应的烷烃；烯烃异构化包括双键位置的变动和烯烃链的空间形态发生变动。这两类反应都有利于提高产品的质量。其反应描述如下：
R－CH=CH2 ＋H2 →R－CH2－CH3
R－CH=CH－CH=CH2 ＋2H2→R－CH2－CH2－CH2－CH3
nCnH2N →iCNH2N
iCNH2N ＋H2 →iCNH2N＋2
焦化汽油、焦化柴油和催化裂化柴油在加氢精制的操作条件下，其中的烯烃加氢反应是完全的。因此，在油品加氢精制过程中，烯烃加氢反应不是关键的反应。
值得注意的是，烯烃加氢饱和反应是放热效应，且热效应较大。因此对不饱和烃含量高油品加氢时，要注意控制反应温度，避免反应床层超温。
6.3 催化加氢催化剂
加氢裂化装置所用的催化剂包括：保护剂、加氢精制剂、加氢裂化剂。
加氢裂化装置可能上述3种催化剂都用，此时每l种(或每1类)催化剂的作用如上所述;也可能只用加氢精制剂和加氢裂化剂，此时加氢精制剂将起如上所述的保护剂和加氢精制剂的作用;加氢裂化装置也可只用加氢裂化剂，此时的加氢裂化剂将集所有功能于一剂。
1．保护剂
保护剂是一个广义上的名词，包括一般意义上的保护剂、脱金属剂，目的是改善被保护催化剂的进料条件，抑制杂质对被保护催化剂孔道堵塞与活性中心被覆盖，即脱除机械杂质、胶质、沥青质及金属化合物，保护被保护催化剂的活性和稳定性，延长催化剂的运转周期。
保护剂一般由惰性物质、具有微量或少量加氢活性的催化剂组成，采用分级技术装填于反应器顶部.
保护剂的形状有球形、圆柱形、三叶草形、车轮形、拉西环形、蜂窝形
2.反应器第一层保护剂起什么作用，装填有何特点？
保护剂的作用在于改善加氢进料质量，抑制杂质对主催化剂孔道的堵塞与活性中心被覆盖，保护主催化剂活性和稳定性，延长催化剂运行周期。
在加氢裂化装置第一精制反应器催化剂床层顶部，装填不同粒度、形状、不同空隙率和反应活性低的催化剂，实行分级装填，对克服顶部催化剂床层结焦和使沉积金属较均匀地分布在整个脱金属催化剂床层十分有效。目前，国内大型加氢裂化装置一般都放置具有较大空隙率和较低活性的大颗粒催化剂。
2. 加氢精制剂
加氢精制剂分前加氢精制剂和后加氢精制剂。前加氢精制剂的作用是脱除硫、氮、氧等杂原子化合物、残余的金属有机化合物、饱和多环芳烃，降低加氢裂化催化剂的反应温度、减缓加氢裂化催化剂的失活，从而延长加氢裂化催化剂的运转周期。后加氢精制剂的作用是饱和烯烃、脱除硫醇、提高产品的质量。
加氢精制剂一般由金属组分、载体和助剂3部分组成。
金属组分主要提供加氢活性及能够加速C－N键氢解的弱酸性，由Vl B族或Ⅷ族的金属。
（1）金属组分
金属组分主要提供加氢活性及能够加速C－N键氢解的弱酸性，由Vl B族或Ⅷ族的金属。
（2）载体
载体的作用是提供适宜反应与扩散所需的孔结构，担载分散金属均匀的有效表面积和一定的酸性，同时改善催化剂的压碎、耐磨强度与热稳定性;加氢精制剂的载体主要为Al2O3。
（3）助剂
助剂的作用是调节载体性质及金属组分结构和性质、催化剂的活性、选择性、氢耗和寿命的目的。
常用的助剂是P2O5。
3. 加氢裂化剂
加氢裂化剂属双功能催化剂，主要由提供加氢/脱氢功能的金属组分和提供裂化功能的酸性组分组成，其作用是将进料转化成希望的目的产品，并尽量提高目的产品的收率和质量。
3.1 加氢裂化催化剂的分类
按金属分类：贵金属Pt、Pd；非贵金属Mo-Ni、W-Ni、Mo-Co、W-Mo-Ni、Mo-Ni-Co等按酸性载体分类：无定型、无定型硅铝、无定型硅镁、改性氧化铝等
按工艺过程分类：单段催化剂、两段催化剂
按压力分类：高压（10MPa以上）、中压（5-10MPa）
按目的产品分类：轻油型、中油型、中高油型、重油型
3.2催化剂性能
催化加氢催化剂的性能取决与其组成和结构，根据加氢反应侧重点不同，加氢催化剂还可分为加氢饱和（烯烃、炔烃和芳烃中不饱和键加氢）、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属及加氢裂化催化剂。
加氢催化剂主要由三部分组成，主催化剂提供反应的活性和选择性；助催化剂主要改善主催化剂的活性、稳定性和选择性；载体主要提供合适的比表面积和机械强度，有时也提供某些反应活性，如加氢裂化中的裂化及异构化所需的酸性活性。
1).加氢处理催化剂
加氢处理催化剂中常用的加氢活性组分有铂、钯、镍等金属和钨、钼、镍、钴的混合硫化物，它们对各类反应的活性顺序为：
加氢饱和Pt,Pb> Ni>W-Ni> Mo-Ni> Mo-Co> W-Co
加氢脱硫Mo-Co> Mo-Ni> W-Ni> W-Co
加氢脱氮W-Ni> Mo-Ni> Mo-Co> W-Co
为了保证金属组分以硫化物的形式存在，在反应气氛中需要一个最低的H2S 和H2分压之比值，低于这个比值，催化剂活性会降低和逐渐丧失。
加氢活性主要取决于金属的种类、含量、化合物状态及在载体表面的分散度等。
活性氧化铝是加氢处理催化剂常用的载体，这主要是因为活性氧化铝是一种多孔性物料，它具有很高的表面积和理想的孔结构(孔体积和孔径分布)，可以提高金属组分和助剂的分散度。制成一定形状颗粒的氧化铝还具有优良的机械强度和物理化学稳定性，适宜于工业过程的应用。
载体性能主要取决于载体的比表面积、孔体积、孔径分布、表面特性、机械强度及杂质含量等。
2).加氢裂化催化剂
加氢裂化催化剂属于双功能催化剂，即催化剂由具有加(脱)氢功能的金属组分和具有裂化功能的酸性载体两部分组成。根据不同的原料和产品要求，对这两种组分的功能进行适当的选择和匹配。
在加氢裂化催化剂中加氢组分的作用是使原料油中的芳烃，尤其是多环芳烃加氢饱和；使烯烃，主要是反应生成的烯烃迅速加氢饱和，防止不饱和分子吸附在催化剂表面上，生成焦状缩合物而降低催化活性。因此，加氢裂化催化剂可以维持长期运转，不象催化裂化催化剂那样需要经常烧焦再生。
常用的加氢组分按其加氢活性强弱次序为：
Pt，Pd>W-Ni>Mo-Ni>Mo-Co>W-Co
铂和钯虽然具有最高的加氢活性，但由于对硫的敏感性很强，仅能在两段加氢裂化过程中，无硫、无氨气氛的第二段反应器中使用。在这种条件下，酸功能也得到最大限度的发挥，因此产品都是以汽油为主。
在以中间馏分油为主要产品的一段法加氢裂化催化剂中，普遍采用Mo-Ni或Mo-Co组合。在以润滑油为主要产品时，则都采用W-Ni组合，有利于脱除润滑油中最不希望存在的多环芳烃组分。
加氢裂化催化剂中裂化组分的作用是促进碳一碳链的断裂和异构化反应。常用的裂化组分是无定形硅酸铝和沸石，通称为固体酸载体。其结构和作用机理与催化裂化催化剂相同。
不论是进料中存在的氮化合物，以及反应生成的氨，对加氢裂化催化剂都具有毒性。因为氮化合物，尤其是碱性氮化合物和氨会强烈地吸附在催化剂表面上，使酸性中心被中和，导致催化剂活性损失。因此，加工氮含量高的原料油时，对无定形硅铝载体的加氢裂化催化剂需要将原料预加氢脱氮，并分离出NH3以后再进行加氢裂化反应。但对于含沸石的加氢裂化催化剂，则允许预先加氢脱氮过的原料带着未分离的氨直接与之接触。这是因为沸石虽然对氨也是敏感的，但由于它具有较多的酸性中心，即使有氨存在下仍能保持较高的活性。
考察加氢裂化催化剂性能时要综合考虑催化剂的加氢活性，裂化活性，对目的产品的选择性，对硫化物、氮化物及水蒸气的敏感性，运转稳定性和再生性能等因素。
3).催化剂的预硫化
加氢催化剂的钨、钼、镍、钴等金属组分，使用前都是以氧化物的状态分散在载体表面。而起加氢活性却是硫化态，在加氢运转过程中，虽由于原料油中含有硫化物，可通过反应而转变成硫化态，但往往由于在反应条件下，原料油含硫量过低，硫化不完全而导致一部分金属还原，使催化剂活性达不到正常水平。故目前这类加氢催化剂，多采用预硫化方法，将金属氧化物在进油反应前转化为硫化态。
加氢催化剂的预硫化，有气相预硫化与液相预硫化两种方法：气相预硫化(亦称干法预硫化)，即在循环氢气存在下，注入硫化剂进行硫化；液相预硫化(亦称湿法预硫化)，即在循环氢气存在下，以低氮煤油或轻柴油为硫化油，携带硫化剂注入反应系统进行硫化。
影响预硫化效果的主要因素为预硫化温度和硫化氢浓度。
注硫温度主要取决于硫化剂的分解温度。例如，采用CS2为硫化剂，CS2与氢开始反应生成H2S的温度为175℃，因此，注入CS2的温度应在175℃以下，使CS2先在催化剂表面吸附，然后在升温过程中分解。
当反应器催化剂床层被H2S穿透前，应严格控制床层温度不能超过230℃，否则一部分氧化态金属组分会被氢气还原成低价金属氧化物或金属元素，致使硫化不完全。再则还原反应与硫化反应将使催化剂颗粒产生内应力，导致催化剂的机械强度降低。
同时，还原金属对油具有强烈的吸附作用，在正常生产期间会加速裂解反应，造成催化剂大量积炭，活性迅速下降。
因此，必须严格控制整个预硫化过程各个阶段的温度和升温速度。硫化最终温度一般为360～370℃。
循环氢中硫化氢浓度增高，硫化反应速度加快，当硫化氢浓度增加到一定程度之后，硫化反应速度就不再增加。但是在实际硫化过程中，受反应系统材质抗硫化氢腐蚀性能的限制，不可能采用过高的硫化氢浓度。一般预硫化期间，循环氢中硫化氢浓度限制在<1.0v%。
预硫化过程一般分为催化剂干燥、硫化剂吸附和硫化三个主要步骤。
4).催化剂再生
加氢催化剂在使用过程中由于结焦和中毒，使催化剂的活性及选择性下降，不能达到预期的加氢目的，必须停工再生或更换新催化剂。
国内加氢装置一般采用催化剂器内再生方式，有蒸汽－空气烧焦法和氮气－空气烧焦法两种。对于γ－Al2O3为载体的Mo、W系加氢催化剂，其烧焦介质可以为蒸汽或氮气，但对于以沸石为载体的催化剂，如再生时水蒸气分压过高，可能破坏沸石晶体结构，而失去部分活性，因此必须用氮气－空气烧焦法再生。
再生过程包括以下两个阶段：
①再生前的预处理
在反应器烧焦之前，需先进行催化剂脱油与加热炉清焦。催化剂脱油主要采取轻油置换和热氢吹脱的方法。对于采用加热炉加热原料油的装置，在再生前，加热炉管必须清焦，以
免影响再生操作和增加空气耗量。炉管清焦一般用水蒸气－空气烧焦法，烧焦时应将加热炉出、入口从反应部分切出，蒸汽压力为0.2～0.5 MPa，炉管温度约为550～620℃。可以通过固定蒸汽流量变动空气注入量，或固定空气注入量变动蒸汽流量的办法来调节炉管温度。
②烧焦再生
通过逐步提高烧焦温度和降低氧浓度而控制烧焦过程分三个阶段完成。
三、加氢处理工艺流程
加氢处理根据处理的原料可划分为两个主要工艺，一是馏分油产品的加氢处理，包括传统的石油产品加氢精制和原料的预处理；二是渣油的加氢处理。
1.馏分油加氢处理
1).汽油馏分加氢
2).煤油馏分加氢
3).柴油馏分加氢
2.渣油加氢处理
四、加氢裂化工艺流程
加氢裂化装置，根据反应压力的高低可分高压加氢裂化和中压加氢裂化。根据原料、目的产品及操作方式的不同，可分为一段加氢和两段加氢裂化。
1.一段加氢裂化
根据加氢裂化产物中的尾油是否循环回炼，采用三种操作方式。一段一次通过和一段串联全循环操作，也可采用部分循环操作。
1).一段一次通过流程
主要操作条件：
处理反应器入口压力，MPa ：17.6；反应温度，℃：390～405；氢油比，Nm3/m3：1800：1；空速，（v）h-1：1.0～2.8；循环氢纯度，（v）%：91。产品及收率见7—10。
2).一段串联循环流程
一段串联循环流程是将尾油全部返回裂解段裂解成产品。根据目的产品不同，可分为中馏分油型(喷气燃料一柴油)和轻油型(重石脑油)。
例如，以胜利原油的减压馏分油与胜利渣油的焦化馏分油混合物为原料生产中间馏分油加氢裂化反应部分流程见图7—6。采用处理－裂化－处理模式。
主要操作条件：
进料量，t/h：原料油为100，循环油为60；
空速，(v)h-1:处理段为0.941，裂化段为1.14，后处理段为15.0；
补充新氢纯度，％：95.0；
氢油比，Nm3/m3：处理段入口为842.3，裂化段入口为985；
裂化反应器入口压力，MPa：17.5；
反应温度，℃：R101处理反应器和R102裂化反应器运转初期的入口、出口及平均温度分别为355.3、392.8、380.9和385.9、390.1、386.6。
2.二段加氢裂化
在二段加氢裂化的工艺流程中设置两个(组)反应器，但在单个或一组反应器之间，反应产物要经过气一液分离或分馏装置将气体及轻质产品进行分离，重质的反应产物和未转化反应物再进入第二个或第二组反应器，这是二段过程的重要特征。它适合处理高硫、高氮减压蜡油，催化裂化循环油，焦化蜡油，或这些油的混合油，亦即适合处理单段加氢裂化难处理或不能处理的原料。
与一段工艺相比，二段工艺具有气体产率低、干气少、目的产品收率高、液体总收率高；产品质量好，特别是产品中芳烃含量非常低；氢耗较低；产品方案灵活大；原料适应性强，可加工更重质、更劣质原料等优点。但二段工艺流程复杂，装置投资和操作费用高。
反应系统的换热流程既有原料油、氢气混合与生成油换热方式。也有原料油、氢气分别与生成油换热的方式，后者的优点是：充分利用其低温位热，以利于最大限度降低生成油出换热器的温度；降低原料油和氢气在加热过程中的压力降，有利于降低系统压力降。
氢气与原料油有两种混合方式：即“炉前混油”与“炉后混油”。前者是原料油与氢气混合后一同进加热炉。而后者是原料油只经换热，加热炉单独加热氢气，随后再与原料油混合。“炉后混油”的好处是，加热炉只加热氢气，炉管中不存在气液两相，流体易于均匀分配，炉管压力降小，而且炉管不易结焦。
以上探讨均为高压加氢裂化工艺。除此之外，还有从轻质直馏减压馏分油生产喷气燃料、低凝柴油为主的中压加氢裂化；以及用直馏减压馏分油控制单程转化率的中压缓和加氢裂化，生产一定数量的燃料油品，尾油作为生产乙烯裂解原料。
五、影响加氢的因素
实际生产过程中影响催化加氢结果的因素主要有原料的组成和性质、催化剂的性能、工艺操作条件及设备结构等。
原料的组成和性质
2.催化剂性能
3.工艺条件
影响加氢过程主要工艺条件有反应温度、压力、空速及氢油比。
第二章 催化裂化
一、催化裂化
1. 概念
大分子烃类在热作用下发生裂化和缩合。采用合成硅酸铝催化剂：一种是无定形硅酸铝型，另一种是沸石型。通常固定床催化裂化用的是低活性的。[1] 是石油二次加工的主要方法之一。在高温和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。主要反应有分解、异构化、氢转移、芳构化、缩合、生焦等。与热裂化相比，其轻质油产率高，汽油辛烷值高，柴油安定性较好，并副产富含烯烃的液化气。近几年来分子筛裂化催化剂采用硅溶胶或铝溶胶等粘结剂，把分子筛、高岭土粘结在一起，制成高密度、高强度的新一代半合成分子筛催化剂，所用分子筛除稀土-y 型分子筛外，还有超稳氢-y 型分子筛等。反应改在管式反应器中进行，称为提升管催化裂化(riser catalytic cracking)。
2. 类型
移动床催化裂化用的是小球硅酸铝催化剂。流化床催化裂化用的是微球硅酸铝催化剂。现代提升管催化裂化用的是微球分子筛催化裂化催化剂。控制短的接触时间可以减少缩合反应，减少焦炭的生成。所用原料为减压馏分油、焦化蜡油、脱沥青油等馏分油者，称馏分油催化裂化；所用原料为常压渣油、减压渣油或馏分油中掺入渣油，都称渣油催化裂化。
二、催化裂化的化学反应
催化裂化反应的机理是正碳离子机理，烃类分子C —H 键的异极断裂可以生成正碳离子。 -++
C H C + H E ∣ ????→?? - ∣ ∣
生成正碳离子所需的能量E+，包括电离能、氢与烷基的电子亲和力以及C —H 键的离解能。E+随着被抽取负氢离子的碳原子上氢原子的数目增多而增加。而正碳离子的稳定性随E+的增加而下降：
稳定性：叔碳 ＞ 仲碳 ＞ 伯碳 ＞ 甲基
裂化
裂化反应主要是C －C 键的断裂，属吸热反应，温度越高反应速度越快，是催化裂化过程的最主要反应类型之一。同类烃其分子量越大，反应速度越快，而对于相同碳原子数的烃类，则烯烃最易发生裂化反应，其次为环烷烃、异构烷烃、带长侧链芳烃（侧链裂化）、正构烷烃、芳烃（芳环一般不发生裂化）。在催化裂化操作条件下，可能发生以下几类裂化反应： 烷烃（正构烷及异构烷）裂化生成烯烃及较小分子的烷烃
n 2n+2m 2m p 2p+2C H C H + C H ??→
（烯烃） （烷烃）
式中 n=m+p
烯烃（正构烯及异构烯）裂化生成两个较小分子的烯烃
n 2n m 2m p 2p C H C H + C H ??→
（烯烃） （烯烃）
式中 n=m+p
烷基芳烃脱烷基
n 2n+1n 2n ArC H ArH + C H ??→
（芳烃） （烯烃）
烷基芳烃的烷基侧链断裂
n 2n+1m 2m-1p 2p+2ArC H ArC H + C H ??→
（带烯烃侧链的芳烃） （烷烃）
式中 n=m+p
环烷烃裂化生成烯烃
n 2n m 2m p 2p C H C H + C H ??→
（烯烃） （烯烃）
式中 n=m+p
异构化
异构化反应是催化裂化的重要反应，根据催化裂化正碳离子反应机理，其异构化通过正碳离子上的氢原子和碳原子的变位重排并实现烃分子的异构。氢原子的变位导致烯烃的双键异构化，氢变位加上甲基变位则形成骨架异构化。异构化过程的反应热很少，总体上表现为放热过程。同时异构烷烃具有较高的MON 与RON ，因此，在当前对汽油烯烃含量控制要求日益严格的情况下，尽可能提高烃分子的异构化水平是维持汽油辛烷值的一个重要方面。烯烃异构化有双键转移及链异构化，如：
223323CH =CH CH CH CH CH=CH CH ????→??
氢转移
氢转移反应是催化裂化特有的反应，属双分子放热反应。氢转移主要发生在有烯烃参与的反应，烯烃接受一个质子形成正碳离子开始。此正碳离子从“供氢”分子中抽取一个负氢离子生成一个烷烃，供氢分子则形成一个新的正碳离子并继续反应。氢转移的结果生成富氢的饱和烃及缺氢的产物。烯烃作为反应物的典型氢转移反应有烯烃与环烷、烯烃之间、环烯之间及烯烃与焦炭前身的反应。
随着对汽油烯烃含量控制的日益严格，常规催化裂化装置以往被广泛采用的高温短接触时间工艺已难于满足新形势下的汽油质量控制要求。氢转移反应是实现裂化产物由烯烃转化为饱和烃的最主要手段，而选择合理的工艺工程设计、催化剂活性配比及操作参数，对于降低汽油烯烃具有决定性影响。
环化反应
烯烃生成正碳离子后，可继续环化生成环烷烃及芳烃，该反应也是催化裂化的重要反应之一，属放热反应。对于采用MIP 工艺技术的装置，由于其反应时间较长、催化剂异构化能力较高等因素，催化汽油的芳烃含量较常规催化裂化装置高，一般在20%以上。 其它反应
烷基转移——主要指一个芳环上的烷基取代基转移到另一个芳烃分子上去。
缩合——有新的C—C键生成的分子量增加的反应，主要在烯烃与烯烃、烯烃与芳烃及芳烃与芳烃之间进行。由于多环芳烃正碳离子很稳定，在终止反应前会在催化剂表面上继续增大，最终生成焦炭。
烷基化——裂化反应的逆反应。烷基化是烷烃与烯烃之间的反应，芳烃与烯烃之间也可烷烃烯烃烷烃
以发生： + ??→
+ ??→
烯烃芳烃烷基芳烃
三、原料、产品
3.1催化裂化的原料来源
催化裂化原料的来源很广，包括原油经过蒸馏分离出的350～550℃的直馏馏分油、常压渣油和减压渣油，也有二次加工的馏分油，如焦化蜡油、脱沥青油、润滑油脱蜡蜡膏和蜡下油及抽出油等。评价催化裂化原料性质一般包括如下指标:密度、残炭.、重金属含量、氢含量、含硫量、馏程和正庚烷不溶物，更进一步的评价包括族组成分析。其中影响最大的是残炭、重金属含量、氢含量和含硫量。
直馏馏分油
一般来讲常压重馏分和减压馏分油是常用的原料。不同原油直馏馏分油性质差别很大，总的来说，直馏馏分油饱和烃含量高、芳烃含量低，因而易裂化，转化率和轻质油收率高。该类原料的特点是：含氢量高、含硫量低、残炭和重金属含量低。
渣油
常压渣油
有些常压渣油残炭、重金属和硫、氮含量较低，可直接作重油催化裂化装置的原料。有些常压渣油因残炭高或重金属含量高等，多数不能直接作为催化裂化原料，需要通过加氢脱硫，所得到的重油可作催化裂化原料。
减压渣油
原油中的金属污染物、高分子量的沥青质和胶质以及硫、氮等杂原子化合物多集中在减压渣油中。减压渣油一般与常减压馏分油掺混或经过加氢脱硫作为催化裂化原料。
减压渣油通过加氢处理，其残炭、硫、氮含量及重金属含量大幅度降低，在其他相同条件下，催化裂化装置干气和焦炭产率以及催化汽油的烯烃含量和硫含量降低，液态烃中饱和烃含量升高。
二次加工催化裂化原料
焦化蜡油
与直馏馏分油相比，焦化蜡油密度、干点和残炭相差不大，但含氮量，特别是碱性氮含量很高；其芳烃含量高，不能单独作催化裂化原料，可与直馏馏分油掺合作催化裂化原料。
脱沥青油
溶剂脱沥青是渣油深度加工的一种预处理手段，也是从减压渣油中获取催化裂化原料的重要途径之一，它的产品是脱沥青油和沥青。脱沥青油可与直馏馏分油掺合用作催化裂化原料。溶剂脱沥青装置获得的脱沥青油的质量随其收率的增加而下降。
催化裂化回炼油芳烃抽提后的抽余油
催化裂化回炼油中含有大量的重质芳烃，经溶剂抽提后抽余油可作为催化裂化原料，轻油收率和产品质量将有所改善，抽出的芳烃还可综合利用。
3.2原料性质对催化裂化的影响
催化裂化原料的物理和化学性质包括密度、沸程、特性因数、相对分子质量、烃类组成、氢、硫、氮含量等，其对催化裂化的转化率、产品产率和产品质量影响很大。但这些性质是相互联系的，可由某些性质推测另外一些性质。
特性因素
特性因数K常用于划分石油和石油馏分的化学组成，在评价催化裂化原料上普遍使用，其高低最能说明该原料生焦倾向和裂化性能。K值越高，越易于进行裂化反应，且生焦倾向越小；K值越低，难以进行裂化反应，且生焦倾向越大。
大多数催化裂化原料K值约11.5～12.5。在其他相同条件下，K值每升高0.1，转化率提高1%～1.5 %。但K值不能全面反映原料油的裂化能力，由于组成的差别（特别是极性化合物)，即使两种原料K值相同，其裂化能力也会有较大的差别。
密度、相对分子质量、平均沸点和馏程
密度是石油馏分最基本的性质之一。在同一沸点范围内，原料密度越大，组成中烷烃越少，在裂化性能上越趋于具有环烷烃或芳烃的性质。
原料的相对分子质量、馏程和平均沸点是决定催化裂化产品分布和产品质量的重要指标。一般来说，对于直馏原料，其相对分子质量（平均沸点）增大，可裂化性增加，焦炭和汽油产率升高。进料中实沸点＜360℃的直馏馏分增多，在其他相同条件下，轻柴油收率增大、反应转化率下降。但在某些情况下，由于烃类组成变化使相对分子质量增大，使其裂化性能改变，往往超过相对分子质量单独的影响。
族组成
族组成是决定催化裂化原料性质的一项最本质、最基础的数据，以往都以四组分（烷烃、环烷烃、烯烃和芳烃）分析，现在用质谱法分析。
在同一裂化强度下，环烷烃和单环芳烃汽油产率最高；环烷烃和异构烷烃最容易生成C4；单环芳烃裂化时汽油产率高、焦炭产率低。多环芳烃不仅难以裂化，其本身也是碱性物质，对催化剂表面的活性中心有很强的亲合力，影响其他烃类在活性中心上的吸附。
原料油的质谱分析是获取烃类组成数据的有利手段。催化裂化原料质量可用“转化率前身物”的量、“轻柴油前身物”的量、“焦炭和澄清油前身物”的量来评价。“转化率前身物”包括饱和烃和单环芳烃，最终可裂化成汽油、气体和少量焦炭。催化轻柴油含有相当多的双环芳烃，其为原料中双环芳烃脱烷基的产物，双环芳烃视为轻柴油的前身物。三环以上的芳烃在催化裂化中脱烷基生成焦炭和油浆，视为焦炭和油浆的前身物。在相同的裂化强度下，转化率前身物高的原料转化率高。
原料残炭
原料康氏（或兰氏）残炭是实验室进行破坏蒸馏后剩余的炭质残渣，可用来衡量催化进料中非催化焦生成倾向的一个特性指标。
随着进料中胶质、沥青质含量升高，原料残炭升高。进料残炭在催化裂化反应中大部分生成焦炭，所以原料残炭高，反应生焦趋势大。对于再生烧焦能力受限制的装置，原料残炭升高会降低装置处理能力。
硫含量
催化裂化原料中主要有机硫化物有硫醇、硫醚（包括环状硫醚）、噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩。硫不仅影响汽、柴油等产品的质量，且进料中的硫会硫化裂化催化剂上的重金属，使其活化，增强其毒害作用。
对环境的影响
原料硫含量对环境的影响是多方面的。进入焦炭中的硫在再生器内被氧化生成SO2和SO3，随烟气排放出来污染大气。在反应器，随裂化反应一起发生的脱硫反应，产生大量H2S，其余的硫则分配到各种产品中，H2S占总硫相当大的部分，因此对催化裂化装置的气体净化系统有很大影响。
对产品产率的影响
原料含硫量增加，产物中的H2S增加，原料硫进入H2S中的比例也随之增加。原料硫转化到H2S中去的数量，不仅随原料含硫量增加而增加，而且随转化率增加而增加。
硫对产品选择性有不利影响，随着原料中含硫量的增加，于气产量增加，汽油产率下降。含硫量是催化裂化原料的一个特性指标，也是催化裂化产品的一个重要质量规格指标，出厂产品中的含硫量必须符合产品规格标准，否则需要进行精制处理。
此外，原料中的硫还会硫化污染催化剂上的重金属，增大金属的毒害作用。
氮含量
催化裂化原料中的碱性氮化物主要是吡啶、苯并吡啶（喹啉）、二苯并吡啶等多环氮化物。碱性氮化合物约占总氮的1/3，其吸附在催化剂酸性中心上，造成催化剂暂时失活，降低催化剂的活性和选择性，使反应转化率降低，并使产品分布变差。在一般情况下，随着原料碱性氮化合物含量的增加汽油产率减少，汽油的辛烷值下降，柴油和油浆产率相应增加，干气和焦炭产率也增加。同时，随着原料含氮量的增加，汽油和柴油中含氮量也增加，而且大部分含氮化合物都集中在柴油馏分。
氢含量
氢含量可区别不同原料的相对裂化性能。催化裂化原料氢含量通常在11%～14%，催化裂化产品包括从氢含量100%的H2到氢含量很低的油浆和焦炭。对于重质原料，通过加氢处理，可除去其大部分硫、氮和金属，还使部分多环芳烃饱和，原料氢含量升高，可大大改善催化裂化的产品分布和产品质量。
镍、钒含量
原料油所含的重金属，以镍、钒、铁、铜为代表。铁含量虽多，但毒性很小；铜含量很少，不构成主要危害。一般把镍、钒作为重点，镍和钒对催化剂和裂化反应的影响有所不同，镍加速与裂解反应相竞争的脱氢反应，钒却破坏分子筛的晶格结构。这两种金属以络合物的形式与吡咯的氮原子络合构成卟啉类化合物，存在于减压渣油的胶质和沥青质组分中。我国的原油镍含量高于钒含量几倍，国外的多数原油钒含量高于镍含量。
钠、钙含量
钠、镁等碱金属对催化剂都有不同程度的毒害。它们以离子态存在时，可以吸附在催化剂的酸性中心上起中和作用，从而降低催化剂的活性，如果一旦与沸石发生了离子交换，在苛刻的水热条件下，就可以破坏沸石的结构。
一般而言，钙以无机物形式进入催化装置，研究发现当钙含量＞1%时，可以破坏沸石。
钠对催化剂的中毒是值得重视的。原料油带入的钠由两部分构成，一部分是原油中含有的钠，另一部分是原油注碱带入的钠。钠不但能中和催化剂的酸性中心，而且与钒在催化剂表面易生成低熔点的氧化共熔物。这些共熔物积累的结果，不仅覆盖催化剂表面，使活性中心减少，面且影响了催化剂的担体结构，使催化剂的热稳定性下降。所以在限制钒的同时，也限制进料中钠离子含量，一般要求小于2μg/g。
3.3催化裂化产品
催化裂化产品包括干气、液态烃、汽油和轻柴油（LCO）、油浆（澄清油DO），其中间产品是重循环油（HCO）、焦碳。
汽油
催化裂化汽油是车用汽油的主要组成部分。目前，我国催化裂化汽油约占车用汽油的80%。
汽油辛烷值
车用汽油最重要的质量指标是辛烷值，一般用研究法辛烷值（RON）、马达法辛烷值（MON）或抗爆指数[(RON + MON)/2]来表示。催化汽油的RON和MON分别在90和80左右，远高于热裂化汽油。
单组分的辛烷值
同碳原子数的各烃类的RON排序：芳烃>异构烯烃>正构烯烃>异构烷烃>正构烷烃。MON 以芳烃最高，其次是支链烯烃和支链烷烃。直链烷烃只有≯C4的烷烃才有较高的MON，从C5开始随碳原子数的增加其MON急剧降低。
单组分的调合辛烷值
催化汽油中任何一个组分对汽油辛烷值的贡献与其作为单组分的实测辛烷值不同，这与基础油对辛烷值的敏感度有关。正构烷烃和烯烃的辛烷值随其碳数的增加而急剧降低，支链有助于提高辛烷值，支链烯烃和芳烃有高的调合辛烷值。
提高汽油辛烷值的传统办法是减少氢转移反应。随着汽油中烯烃含量的增加，RON提高很快，而MON略有增加，但在高烯烃含量时，RON的提高速率下降，MON的增加更少。异构化（支链）和芳构化对提高汽油辛烷值也很重要。
辛烷值的敏感性
催化裂化汽油敏感性是指RONC与MONC之差。原料性质的变化是造成辛烷值敏感度范围增大的主要原因。烷烃敏感性虽好，但大部分烷烃辛烷值相当低。烯烃和芳烃的RON高，是高辛烷值汽油的重要组成部分。从辛烷值的观点看，理想的催化汽油组分是多支链烷烃和烯烃。从敏感性的观点看，多支链、相对分子质量低的烷烃，敏感性好。要改进汽油的敏感度同时保持高的辛烷值，就要除去低辛烷值组分和烯烃，有选择性地增加异构烷烃和芳烃组分。出于环保要求，汽油中芳烃含量也有限制。
汽油族组成
对同一种原料，裂化催化剂（或助剂）性质和催化裂化工艺对汽油族组成影响甚大。近年来，随着机动车辆排放标准的日趋严格，越来越多的催化裂化装置采用了降烯烃催化剂（或降烯烃助剂）和降烯烃技术[如MGD , MIP ( MIP—CGP), FDFCC等]，催化汽油烯烃含量明显降低。
汽油蒸汽压
汽油中的丁烷含量直接影响汽油的蒸汽压。丁烷MON和RON高且具有较高的调合辛烷值。商品汽油的蒸汽压应尽量接近规格指标的最高限值，此可提高辛烷值又能提高汽油产率。
轻柴油
由于柴油机较汽油机热效率高、功率大、燃料单耗低、相对经济，其应用日趋广泛。随着柴油机的发展，柴油耗量迅速增加，特别在我国，柴油用量很大，使催化裂化柴油成为一种重要产品。
目前，我国轻柴油按凝点分为：10号、0号、-10号、-20号和-35号五个牌号。分别表示其凝点不高于10℃、0℃、-10℃、-20℃和-35℃。
以十六烷值作为衡量柴油抗爆性能的指标。柴油十六烷值越高其抗爆性能越好。为比较其抗爆性，选择两种烃做标准：一是正十六烷，其抗爆性高，将其十六烷值定为100。另一种为α—甲基萘，其抗爆性差，将其十六烷值定为0。
催化柴油的十六烷值一般约25～40。与馏分油催化裂化相比，重油催化裂化轻柴油十六烷值低，硫、氮和胶质含量高，油品颜色深、安定性差，易氧化产生沉淀，需经过加氢精制或加氢改质与直馏柴油等调合才能满足产品质量要求。
干气和液态烃
催化裂化气体产品有干气和液态烃，产率分别为3%～5%和8%～25%。使用降烯烃催化剂或增产丙烯助剂时，气体产率相应升高。
干气中除富含乙烷、乙烯、甲烷及氢气外，还含有在生产过程中带入的氮气和二氧化碳以及没有完全回收的丙烷、丙烯和少量较重的烃类。
液态烃中以C3～C4烃类为主，C2以下组分≯0.5v%，C5以上组分一般≯1.5v%。其中丙烯和丁烯含量分别约为30v%～40v%和20v%～30v%。液态烃可作民用液化气，也是很好的化工原料。经过气体分馏，丙烷可做溶剂，丙烯可用于生产聚丙烯；异丁烯可作为甲基叔丁基醚（MTBE）的原料，而MTBE是高辛烷值汽油调合组分。异丁烯也可与异丁烷作为烷基化装置的原料，所产烷基化油辛烷值高、不含烯烃和芳烃，是优质的汽油调合组分。
油浆
分馏塔底抽出物称油浆。在装置操作中，一部分油浆可以打回提升管反应器回炼，另一部分作为外甩油浆经换热冷却后送出装置。油浆也可以全外甩不回炼，因油浆中含有催化剂细粉，需在油浆沉降器中进行沉降分离，从沉降器上部分离出的清净油品称为澄清油，可以作为重质燃料油的调合组分，或者作为生产重质芳烃的原料，也可去焦化掺炼，减少重油出厂量。
1.反应部分
图1是一个高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程。下面将其三个组成部分：反应—再生系统、分馏系统及吸收—稳定系统进行简要介绍。
图1高低并列式提升管催化裂化工艺流程
编辑
2.再生系统
新鲜原料油经换热后与回炼油浆混合，经加热炉加热至180-320℃后至催化裂化提升管反应器下部的喷嘴，原料油由蒸气雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的高温催化剂（600-750℃）接触，随即汽化并进行反应。油气在提升管内的停留时间很短，一般只有几秒钟。反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开沉降器去分馏塔。
积有焦炭的催化剂（称待生催化剂）由沉降器落入下面的汽提段。汽提段内装有多层人字形挡板并在底部通入过热水蒸气，待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的空间内的油气被水蒸气置换出而返回上部。经汽提后的待生催化剂通过待生斜管进人再生器。
再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复。再生用空气由主风机供给，空气通过再生器下面的辅助燃烧室及分布管进人流化床层。对于热平衡式装置，辅助燃烧室只是在开工升温时才使用，正常运转时并不烧燃料油。再生后的催化剂（称再生催化剂）落人淹流管，经再生斜管送回反应器循环使用。再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排人大气。在加工生焦率高的原料时，例如加工含渣油的原料时，因焦炭产率高，再生器的热量过剩，必须在再生器中设取热设施以取走过剩的热量。再生烟气的温度很高，不少催化裂化装置设有烟气能量回收系统，利用烟气的热能和压力能（当设能量回收系统时，再生器的操作压力应较高些）做功，驱动主风机以节约电能，甚至可对外输出剩余电力。对一些不完全再生的装置，再生烟气中含有5%-10%（体积分数）的CO，可以设CO锅炉使CO完全燃烧以回收能量。
在生产过程中，催化剂会有损失及失活，为了维持系统内的催化剂的藏量和活性，需要
定期地或经常地向系统补充或置换新鲜催化剂。为此，装置内至少应设两个催化剂储罐。装
卸催化剂时采用稀相输送的方法，输送介质为压缩空气。
在流化催化裂化装置的自动控制系统中，除了有与其他炼油装置相类似的温度、压力、流量等自动控制系统外，还有一整套维持催化剂正常循环的自动控制系统和当发生流化失常时的自动保护系统。此系统一般包括多个自保系统，例如反应器进料低流量自保系统、主风机出口低流量自保系统、两器差压自保系统，等等。以反应器进料低流量自保系统为例，当进料量低于某个下限值时，在提升管内就不能形成足够低的密度，正常的两器压力平衡被破坏，催化剂不能按规定的路线进行循环，而且还会发生催化剂倒流并使油气大量带人再生器而引起事故。此时，进料低流量自保系统就自动进行以下动作:切断反应器进料并使进料返回原料油罐（或中间罐），向提升管通入事故蒸气以维持催化剂的流化和循环。
4. 分馏系统编辑
典型的催化裂化分馏系统见图1。由反应器来的反应产物（油气）从底部进人分馏塔，经底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品:塔顶为富气及汽油，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油。塔底产品是油浆。轻柴油和重柴油分别经汽提后，再经换热、冷却后出装置。
催化裂化装置的分馏塔有几个特点:
①进料是带有催化剂粉尘的过热油气，因此，分馏塔底部设有脱过热段，用经过冷却的油浆把油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进行分馏和避免堵塞塔盘。
②全塔的剩余热量大而且产品的分离精确度要求比较容易满足。因此一般设有多个循环回流:塔顶循环回流、1-2个中段循环回流和油浆循环。
③塔顶同流采用循环回流而不用冷回流，其主要原因是进入分馏塔的油气含有相当大数量的惰性气体和不凝气，它们会影响塔顶冷凝冷却器的效果；采用循环回流代替冷回流可以降低从分馏塔顶至气压机入日的压降，从而提高气压机的入口压力、降低气压机的功率消耗。
5. 稳定系统编辑
吸收—稳定系统主要由吸收塔、再吸收塔、解吸塔及稳定塔组成。从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有C3、C4组分。吸收稳定系统的作用就是利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气（≤C2）液化气（C3、C4）和蒸气压合格的稳定汽油。其中的液化气再利用精馏的方法通过气体分馏装置将其中的丙烯、丁烯分离出来，进行化工利用。催化裂化装置的分馏系统及吸收—定系统在各催化裂化装界中一般并无很大差别。
四、装置类型
流化床催化裂化装置有多种类型，按反应器（或沉降器）和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类：①反应器和再生器分开布置的并列式；②反应器和再生器架叠在一起的同轴式。并列式又由于反应器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。
同高并列式主要特点是:①催化剂由U型管密相输送;②反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变U型管两端的催化剂密度来调节；③由反应器输送到再生器的催化剂，不通过再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。
高低并列式特点是反应时间短，减少了二次反应；催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。
同轴式装置形式特点是：①反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制;②采用垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;③原料用多个喷嘴喷入提升管。
第三章催化重整
一、催化重整
在有催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程叫催化重整。石油炼制过程之一，加热、氢压和催化剂存在的条件下，使原油蒸馏所得的轻汽油馏分（或石脑油）转变成富含芳烃的高辛烷值汽油（重整汽油），并副产液化石油气和氢气的过程。重整汽油可直接用作汽油的调合组分，也可经芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯。副产的氢气是石油炼厂加氢装置（如加氢精制、加氢裂化）用氢的重要来源。编辑20世纪40年代在德国建成了以氧化钼（或氧化铬）/氧化铝作催化剂（见金属氧化物催化剂）的催化重整工业装置，因催化剂活性不高，设备复杂，现已被淘汰。1949年美国公布以贵金属铂作催化剂的重整新工艺，同年11月在密歇根州建成第一套工业装置，其后在原料预处理、催化剂性能、工艺流程和反应器结构等方面不断有所改进。1965年，中国自行开发的铂重整装置在大庆炼油厂投产。1969年，铂铼双金属催化剂用于催化重整，提高了重整反应的深度，增加了汽油、芳烃和氢气等的产率，使催化重整技术达到了一个新的水平。
二、化学反应
包括以下四种主要反应：①环烷烃脱氢；②烷烃脱氢环化；③异构化；④加氢裂化。反应①、②生成芳烃，同时产生氢气，反应是吸热的；反应③将烃分子结构重排，为一放热反应（热效应不大）；反应④使大分子烷烃断裂成较轻的烷烃和低分子气体，会减少液体收率，并消耗氢,反应是放热的。除以上反应外,还有烯烃的饱和及生焦等反应，各类反应进行的程度取决于操作条件、原料性质以及所用催化剂的类型。
三、催化剂
近代催化重整催化剂的金属组分主要是铂，酸性组分为卤素（氟或氯），载体为氧化铝。其中铂构成脱氢活性中心，促进脱氢反应；而酸性组分提供酸性中心，促进裂化、异构化等反应。改变催化剂中的酸性组分及其含量可以调节其酸性功能。为了改善催化剂的稳定性和活性，自60年代末以来出现了各种双金属或多金属催化剂。这些催化剂中除铂外，还加入铼、铱或锡等金属组分作助催化剂，以改进催化剂的性能。
四、过程条件
原料为石脑油或低质量汽油，其中含有烷烃、环烷烃和芳烃。含较多环烷烃的原料是良好的重整原料。催化重整用于生产高辛烷值汽油时，进料为宽馏分，沸点范围一般为80～180℃；用于生产芳烃时,进料为窄馏分,沸点范围一般为60～165℃。重整原料中的烯烃、水及砷、铅、铜、硫、氮等杂质会使催化剂中毒而丧失活性，需要在进入重整反应器之前除去。对该过程的影响因素除了原料性质和催化剂类型以外，还有温度、压力、空速和氢油比。温度高、压力低、空速小和低氢油比对生成芳烃有利，但为了抑制生焦反应，需要使这些参数
保持在一定的范围内。此外，为了取得最好的催化活性和催化剂选择性，有时在操作中还注入适当的氯化物以维持催化剂的氯含量稳定。
五、工艺流程
主要包括原料预处理和重整两个工序，在以生产芳烃为目的时,还包括芳烃抽提和精馏装置。经过预处理后的原料进入重整工段(见图)，与循环氢混合并加热至490～525℃后,在1～2MPa下进入反应器。反应器由3～4个串联，其间设有加热炉，以补偿反应所吸收的热量。离开反应器的物料进入分离器分离出富氢循环气（多余部分排出），所得液体由稳定塔脱去轻组分后作为重整汽油，是高辛烷值汽油组分（研究法辛烷值90以上），或送往芳烃抽提装置生产芳烃。
六、应用和发展
催化重整是提高汽油质量和生产石油化工原料的重要手段，是现代石油炼厂和石油化工联合企业中最常见的装置之一（见彩图）。据统计，1984年全世界催化重整装置的年处理能力已超过350Mt,其中大部分用于生产高辛烷值汽油组分。中国现有装置则多用于生产芳烃，生产高辛烷值汽油组分的装置也正在发展。
为了解决因强化操作而引起的催化剂结焦的问题，除改进催化剂的性能外，在催化剂再生方式上开辟了以下三种途径：①半再生，即经过一个周期的运转后，把重整装置停下，催化剂就地进行再生。②循环再生，设几个反应器，每一个反应器都可在不影响装置连续生产的情况下脱离反应系统进行再生。③连续再生，催化剂可在反应器与再生器之间流动，在催化重整正常操作的条件下，一部分催化剂被送入专门的再生器中进行再生。再生后的催化剂再返回反应器。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/df3347995.html, 浅谈加氢裂化催化剂基本组成 作者：刘斌 来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第04期 摘要：加氢裂化是炼油工业生产轻质油品的重要手段，催化剂则是加氢裂化技术的核 心，催化剂的催化性能与其物理、化学的诸多性质密切相关。加氢裂化催化剂是一种典型的双功能催化剂，具有加氢功能和裂解功能。 关键词：加氢裂化；催化剂 加氢裂化是重油深度加工的主要工艺，它具有原料适应性强、产品方案灵活、液体产品收率高、产品质量好等诸多优点。加氢裂化的核心是催化剂，催化剂的催化性能不仅取决于它的化学组成，而且与其物理、化学的诸多性质密切相关。加氢裂化催化剂是一种典型的双功能催化剂，具有加氢功能和裂解功能。加氢功能和裂解功能两者之间的协同决定了催化剂的反应性能。加氢裂化催化剂中的基本组成包括加氢活性组分、裂化活性组分、载体、助剂。 1 加氢活性组分 加氢功能主要来源于具有加氢活性功能的活性相。加氢裂化催化剂的加氢活性组分的活性由高到低顺序如下：贵金属>过渡金属硫化物>贵金属硫化物。加氢活性组分主要包括ⅥB族和Ⅷ族的几种金属如Mo、W、Ni、Co、Fe、Cr等的硫化物，或贵金属Pt、Pd元素等。裂解功能一般由无定形硅铝、分子筛等酸性载体提供。 2 裂化活性组分 加氢裂化催化剂裂化组分换代顺序为：Al2O3-SiO2（硅铝）、八面沸石、改性的Y分子筛、特种分子筛、介孔纳米材料。裂化组分的酸性按氧化铝、无定形硅铝、分子筛的顺序增强。 2.1 硅铝酸性组分 无定形硅铝中的硅铝含量对其性质有较大影响，低铝含量的硅铝孔径小，孔容低，比表面高。在无定形硅铝中，同时存在Lewis酸和Bronsted酸，其总酸量随铝含量的增加有一最大值，合成方法不同，具体数值有所差别。 2.2 Y型分子筛酸性组分 分子筛具有规整的孔道结构和表面酸性基团，酸性分子筛的酸强度、酸量比无定形硅铝和氧化铝大得多，在加氢裂化催化剂中引入分子筛组分表现出了很多优点：高活性、好的抗氮性和耐硫性、高稳定性、低结焦性、易再生。分子筛是一类具有骨架结构的微孔晶体材料，构成
职业技能鉴定国家题库 加氢裂化装置操作工(YN)初级理论知识试卷A 注 意 事 项 1、考试时间：90分钟。 2、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。 3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。 4、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。 一、单项选择(第1题～第160题。选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题0.5分，满分80分。) 1. 反应加热炉烘炉与反应系统干燥同步进行时，辐射段炉管应通入( )循环。 A 、氧气 B 、氮气 C 、氢气 D 、净化风 2. 反应加热炉单独烘炉时对流段炉管应通入( )保护炉管。 A 、氧气 B 、氢气 C 、蒸汽 D 、净化风 3. 低压系统用氮气进行气密时，应用采用( )进行气密。 A 、肥皂水 B 、除氧水 C 、可燃性气体检测仪 D 、硫化氢气体检测仪 4. 在各压力等级下的气密静压试验中，降压速度每小时不大于( )为合格。 A 、0.03MPa B 、0.06MPa C 、0.09MPa D 、0.12MPa 5. 装置抽真空气密静压试验中，以每小时泄漏量( )以下为合格。 A 、10kPa B 、60kPa C 、100kPa D 、600kPa 6. 高压系统气密试验的压力以( )的压力为准。 A 、反应器 B 、热高分顶 C 、循环氢压缩机入口分液罐顶或冷高分顶 D 、循环氢压缩机出口 7. 高压系统气密的最高压力应达到 ( )为准。 A 、正常操作压力 B 、冷高分安全阀定压值 8. 蜡油加氢裂化装置的原料油最常用的是( )。 A 、减压蜡油 B 、初馏塔塔底油 C 、减压渣油 D 、催化常渣 9. 蜡油加氢裂化装置催化剂硫化前的原料油通常是( )。 A 、减压渣油 B 、开工柴油 C 、常压蜡油 D 、催化常渣 10. 蜡油加氢裂化装置的主要产品是( )。 A 、汽油 B 、液化气 C 、煤油 D 、常压蜡油 11. 硫化剂为微黄色、( )的液体。 A 、无味 B 、泥土味 C 、芳香味 D 、恶臭味 12. 可以作为加氢催化剂预硫化用硫化剂的是( )。 A 、缓蚀剂 B 、胺液 C 、阻垢剂 D 、二甲基二硫 13. 装置开车水冲洗的目的是( )。 A 、打通流程、冲洗杂物 B 、检查反应器施工质量 C 、检查分馏塔施工质量 D 、检查热高分施工质量 14. 离心泵密封、冲洗蒸汽的作用是( )。 A 、加热轴承 B 、加热泵体内介质 C 、降低介质粘度 D 、防止介质泄漏造成污染 15. 蜡油加氢裂化装置的反应注水要控制活性氧的含量不超过50PPm ，是由于微量氧在反应系统容易( )，对装置生产构成一定的威胁。 A 、与硫化物反应生成单质硫 B 、与氢气反应 C 、与原料油反应 D 、使催化剂床层结焦 16. 催化剂在生产、运输和储存过程中，为了控制催化剂的活性，其活性金属组分是以( )的形式存在的。 A 、还原态 B 、硫化态 C 、氧化态 D 、金属氯化物 17. 加热炉点主火嘴顺序应( )。 A 、逐个点 B 、随意点 C 、对称点 D 、单、双数相应点 18. 加热炉点主火嘴顺序应遵循的原则是( )。 A 、使炉体各部均匀升温 B 、操作方便 C 、加快升温速度 D 、快速点起全部主火嘴 19. 原料油带水应通知调度及罐区切换原料油，并在装置外循环( )分钟以上以置换管线。 A 、10 B 、20 C 、30 D 、60 20. 硫化剂可以用( )容器贮存。 A 、铜 B 、铜合金 C 、塑料 D 、碳钢罐 21. 硫化剂罐要求密封或水封的目的是( )。 A 、防止硫化剂挥发 B 、防止硫化剂跑损 C 、防止硫化剂变质 D 、防止硫化剂腐蚀容器 考 生 答 题 不 准 超 过 此 线
加氢裂化装置掺炼催化柴油技术工业应用实践 发表时间：2019-09-01T18:59:57.400Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：薛晓阳 [导读] 为了适应全厂生产的灵活性，本装置设计为全循环和60%转化率两种工况。 中国石油哈尔滨石化公司 150030 摘要：随着社会日益发展的需要和原油的日益劣质化、重质化，以及环境的污染，国家对干净、清洁的能源燃料越来越重视，而蜡油加氢裂化技术是原油深度加工生产清洁燃料的重要方式，所以在未来加氢裂化技术将会越来越普遍和推广。本文就以美国UOP公司的 Unicraking两段加氢裂化工艺技术为例进行实践论证。 关键词：加氢裂化;?催化柴油;?产品质量; 1 装置概况 为了适应全厂生产的灵活性，本装置设计为全循环和60%转化率两种工况。设计加工来自国外的减压蜡油，经过加氢脱硫、加氢脱氮、加氢裂化等反应，生产优质的轻、重石脑油、航煤和柴油产品，加氢尾油作为催化裂化装置原料。本装置反应的部分流程如下： 图1 装置反应部分流程 2?催化剂分布及原料性质 2.1 催化剂分布 本装置一段反应器共六个床层，其中第一床层到第四床层为加氢精制床层，催化剂型号分别为CT-30、KF-542、KG-5、HYT-8109、HYT-8119、KF-848 (再生) 、HYT-6219，第五床层和第六床层为加氢裂化床层，催化剂型号为HC-115LT (再生) ，反应器底部后精制剂型号为KF-851 (再生) 。 表1 原料油性质分析对比表 2.2 原料性质及特点 本装置自开工正常运转一段时间后，为了维持全厂物料平衡和实现效益最大化，开始在原料油中掺入催化柴油，并逐步增加至60 t/h。如表1所示为在总进料量330 t/h不变的情况下，原料中未掺入以及掺入20 t/h、40 t/h及60 t/h数量催化柴油组成的滤后原料油的主要性质参数。在整个掺炼观察期间，装置正常运行，各产品质量合格。 通过表1原料油性质分析对比表可以看出随着催化柴油掺炼比例的提高，混合原料油的密度逐渐增大，氮含量、硫含量所占比例都有相应的升高，这与催化柴油高硫、高氮性质特点相吻合，但由于本装置氮含量设计要求不大于867 mg/kg，所以为保证本装置催化剂失活速率在正常范围内，建议在装置运行前期，当混合原料油中氮含量大于867mg/kg时，操作人员应密切关注原料油性质及反应器床层温度变化。随掺炼比例的增加，初馏点温度呈现下降趋势和350℃馏出量所占体积分数逐渐增大的情况来看，催柴中含有一定比例的小分子轻组分;根据混合原料终馏点温度的逐渐上升和500℃馏出量所占体积分数下降的情况，得出催化柴油中同时含有大量的单环和多环芳烃，使得混合后
适应用户需求的催化柴油加氢改质技术 摘要：针对国内炼油企业在柴油质量升级中所面临的问题，抚顺石油化工研究院开发了系列催化柴油加氢改质技术。工艺研究和工业应用结果表明抚顺石油化工研究院所开发的系列技术各具特点，用户可以根据自身不同的需求选择适宜的相关技术，生产满足清洁燃料标准的高品质油品。 关键词：催化柴油加氢清洁燃料 前言 催化裂化（FCC）技术是重油轻质化的主要工艺手段之一，在世界各国的炼油企业中都占有比较重要的地位。而催化裂化工艺技术的主要特点是对进料中的链烷烃和环烷烃进行裂解，对芳烃基本不具备破环的能力，因此在催化裂化柴油中通常富集了大量稠环芳烃。催化裂化柴油的硫含量和芳烃含量高，发动机点火性能差，属于劣质的柴油调和组分，在国外主要用于调和燃料油、非车用柴油和加热油等。而在我国，由于石油资源的紧缺，催化柴油还主要是加氢精制或加氢改质后用于调和柴油产品，统计资料表明中国石化所属炼油企业所生产的催化柴油中的85%用于普通柴油的生产。 近年来，随着国内所加工原油质量的日益重质化，催化裂化所加工的原料也日趋重质化和劣质化，加之许多企业为了达到改善汽油质量或增产丙烯的目的，对催化裂化装置进行了改造或提高了催化裂化装置的操作苛刻度，导致催化裂化柴油的质量更加恶化。目前，国内炼油企业所生产的催化柴油的芳烃含量通常会达到45%～80%，十六烷值在20～35左右，随着环保法规的日趋严格，企业所面对的产品质量升级压力日益增加。 中国石化是中国最大的一体化能源化工公司之一，也是国内最大的石油、石化产品生产商和供应商，为全社会提供高品质的清洁油品是中国石化所承担的重要任务和责任。抚顺石油化工研究院作为中国石化直属科研单位，多年来在加氢催化剂和工艺技术开发上开拓创新，研发了系列可以满足炼油企业实际生产需求的加氢催化剂和工艺技术，为企业产品质量升级提供助力。 1 催化柴油加工难点 对于炼油企业而言，柴油馏分主要是由常减压、催化裂化、延迟焦化和加氢裂化4 类装置生产的。如表1中国石化炼油事业部装置数据集统计数据显示，2008年催化柴油在中国石化所生产柴油构成中所占比例为17.8%。虽然从中国石化整体上看催化柴油所占比例并不大，但由于各炼油企业的规模、原油性质以及装置构成等方面的不同，这个比例在不同企业的差别较大，有的企业催柴所占比例超过了30%。目前，在中国石化所属企业催化柴油主要用于：加氢后作为普通柴油的调和组份，这种用途目前最为广泛，据统计有85%或更多的催化柴油用于普通柴油的生产；用于船舶燃料生产，需求量相对较小，市场流动性强，主要集中在沿海和沿江地区；作为工业燃料销售，用于陶瓷厂或者发电厂，主要集中于广东和浙江2 省，消耗量低于1.0 Mt/a。 表1 中国石化2008年柴油馏分构成及主要性质 产量/(Mt·a-1) 构成比例，(wt)% 十六烷值总芳烃，(wt)%
国内外催化裂化催化剂技术的新进展一、催化裂化催化剂发展 21世纪以来，随着人们生活水平的不断发展，在大量使用石油产品的同时，其环保意识也在不断地增强，环保立法也不断完善，继而推动了清洁燃料的生产。随着对轻质油品特别是对汽油需求量的增加，催化裂化无论是加工能力、装置规模，还是工艺技术均以较高的速度发展起来，其中催化裂化催化剂在催化裂化中的使用决定了催化裂化装置的生产水平。 催化剂是一种能影响化学反应速度，但其本身并不因化学反应的结果而消耗，也不会改变反应的最终热力学平衡位置的物质。在工业催化裂化装置中，催化剂不仅对处理能力、产品分布和产品质量起着主要影响，而且对生产成本也有着重要影响。催化剂的发展可以促进催化裂化工艺技术的发展，如分子筛催化剂的出现促进了催化裂化工艺的重大变革，提升管催化裂化工艺就是在这种情况下开发成功的。 最早的催化剂取自天然白土如高岭土等。全合成硅酸铝催化剂由硅酸钠、硅酸铝、氢氧化镁等原料组成，由于无晶体结构，因此也称 为无定形硅酸铝催化剂。较早使用的催化剂中Al 2O 3 含量为10%~13%, 称为低铝硅酸铝催化剂。后期又出现了Al 2O 3 含量为24%~26%的高铝 硅酸铝催化剂，以满足市场要求。半合成硅酸铝催化剂结合了全合成硅酸铝催化剂和天然白土催化剂的优点，其中的合成硅酸铝成分，改进了催化剂的化学选择性，天然成分改善了催化剂的不稳定性，提高了催化剂的抗老化和抗失活能力，同时还降低了生产成本。分子筛裂化催化剂的出现，带来了催化裂化的一次飞跃，这种结晶硅酸铝，比无定型硅酸铝有高的多的活性、更好的选择性，因此逐步取代了无定形硅酸铝催化剂。目前使用的分子筛主要是Y型分子筛，其中又分为REY、REHY、HY、USY等类型，早期的分子筛催化剂分子筛含量约8%~10%，随着催化剂工艺的发展，催化剂中的分子筛含量逐步上升。 二、国内外催化裂化技术的新进展 1、国内催化剂技术进展
120万吨/年加氢裂化装置操作规程 海南实华炼油化工有限公司 二〇一四年十一月
目录 第一章概述 (1) 第一节装置概况 (1) 第二节原料和产品 ............................................................................................................... 第三节物料平衡 ................................................................................................................... 第四节工艺流程说明 ............................................................................................................. 第五节主要操作条件 ............................................................................................................. 第六节能耗、公用工程及辅助材料消耗.............................................................................. 第七节装置内外关系............................................................................................................. 第八节分析控制 ..................................................................................................................... 第九节工艺卡片........................................................................................................第二章化学反应原理、催化剂及影响因素 .............................. 第一节反应原理 ..................................................................................................................... 第二节催化剂 ......................................................................................................................... 第三节影响因素 ..................................................................................................................... 第三章正常开工程序 ................................................ 第一节开工准备工作 ............................................................................................................. 第二节开工前的设备检查 ..................................................................................................... 第三节反应系统氮气气密、烘干催化剂.............................................................................. 第四节催化剂装填 ................................................................................................................. 第五节催化剂干燥 ................................................................................................................. 第六节急冷氢和紧急泄压试验 ............................................................................................. 第七节催化剂预硫化 ............................................................................................................. 第八节切换原料油和调整操作 ............................................................................................. 第九节原料分馏系统气密 ..................................................................................................... 第十节原料分馏系统冷油运 ................................................................................................. 第十一节分馏系统热油运及进油操作.................................................................................. 第四章正常操作法 .................................................. 第一节反应部分正常操作 ..................................................................................................... 第二节分馏部分正常操作 ..................................................................................................... 第三节循环氢脱硫操作 ......................................................................................................... 第四节加热炉操作 ................................................................................................................. 第五节空气预热系统操作 ..................................................................................................... 第六节热工部分操作 ............................................................................................................. 第七节原料油过滤器操作 ..................................................................................................... 第五章装置正常停工程序 ............................................ 第六章循氢机操作规程 .............................................. 第一节开机条件 ..................................................................................................................... 第二节开机前的检查工作 ..................................................................................................... 第三节润滑油系统的检查、准备及润滑油系统循环的建立..............................................
催化裂化的发展技术展望 [ 摘要] 对国内外的催化裂化技术发展进行了综述，重点介绍了从多掺渣油、生产低碳烯烃、增加产品结构灵活性等方面系统地评述了国内外催化裂化工艺技术近年来的最新进展，指出增加掺渣比同时生产 清洁燃料，以及炼油与石油化工一体化的新工艺将是催化裂化发展的重点。 1催化裂化技术进步的推动力 近年来,催化裂化原料的品质越来越差,但对提高目的产物收率、汽柴油质量、柴汽比,以及多产丙烯和改善烟气排放等提出了更高的要求。围绕这些问题,催化剂、设备和工艺技术方面的新技术不断涌现,推动着催化技术不断向前发展。由于催化裂化过程的庞大加工规模,目的产品产率提高一个百分点即可产生巨大的经济效益,因此提高目的产品产率始终是催化裂化技术进步的主旋律。由于馏分油和重质油性质的显著差别,至今所取得的大多数技术进步主要都是针对重油催化裂化。此外,近年来对催化裂化产品质量的要求越来越 高,对产品需求结构的变化,以及环保法规的逐渐完善,都促进了催化裂化技术的发展。 渣油与馏分油相比,原料重,胶质、沥青质、残炭和金属含量高。原料重,不宜于雾化;胶质、沥青质和残炭高,会显著增加焦炭产率,使产品分布变差,同时给催化剂的汽提和再生带来困难;对于不含沥青质的抽提油,其胶质含量与催化裂化反应的焦炭产率之间呈直线关系; Ni、V等金属的含量高,直接影响到催化剂的活性、选择性和稳定性。因而,重油催化裂化使传统的催化裂化过程面临严峻挑战。除原料变差以外,市场对产品结构和产品品质的要求也在不断变化。在产品结构方面,要求提高柴汽比和增产丙烯;在产品的品质方面,要求生产低烯烃含量和低硫含量的高辛烷值汽油和低硫含量的高十六烷值柴油。由于我国许多炼化企业生产的汽油除催化裂化汽油外,其他的调合组分很少甚至没有,因而,汽油标准对烯烃和硫含量的限制给许多企 业带来了不小的压力。 2 催化裂化技术的发展 2.1 我国催化裂化技术的发展 2.1.1 渣油催化裂化(RFCC) 工艺技术 VRFCC 是中国石化集团公司石油化工科学研究院、北京设计院和北京燕山石化公司合作开发的一项加工大庆减压渣油的催化裂化新工艺。该工艺专利技术主要包括：(1) 高黏度原料的减黏雾化技术；(2)无返混床剂油接触实现热击汽化及高重油转化技术；(3)短接触反应抑制过裂化和结焦技术；(4)反应再生温差及再生剂温度调控协调初始反应深度及总反应苛刻度技术；(5)采用VRFCC 专用催化剂(DVR 系列)技术[3]。第一套VRFCC工业装置是由北京燕山石化公司炼油厂的催化裂化装置改造成的，处理能力为800 kt/a 。洛阳石化工程公司的ROCC-V 工艺，第一套ROCC-V 型装置(100 kt/a)1996 年5 月在洛阳石化工程公司炼油实验厂投产，1999 年9 月在青岛石油化工厂还投产了1.0 Mt/a 工业化装置；另外还有石油 大学的两段提升管FCC 工艺，目前在中试[4]；清华大学的下行管式FCC 工艺。 2.1.2 多产柴油和液化气的MGD技术 MGD 技术是中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)开发的以重质油为原料，利用常规催化裂化装置同时多产液化气和柴油，并可显著降低汽油烯烃含量的工艺技术。该技术与常规催化裂化技术相比，具有以下特点：(1)采用粗汽油控制裂化技术，增加液化气产率，降低汽油烯烃含量，调节裂化原料的反应环境以增加柴油馏份的生成和保留。(2)重质原料油在高苛刻度下、轻质原料油在低苛刻度下进行选择性反应，以增加重质原料油一次裂化和柴油馏份的生成。(3) 液化气和柴油产率明显大于常规的FCC
加氢裂化分馏系统操作法 1.1岗位任务和职责 1.1.1岗位任务 1.1.1.1以加氢裂化反应生成油为原料，按工艺操作标准及工艺卡片的要求，操作加热炉、分馏塔等主要设备；采用分馏、汽提等分离方法，生产出合格的液态烃、轻重石脑油、航煤、柴油、乙烯料、轻中重润滑油组分等产品。 1.1.2岗位职责 1.1. 2.1严格按工艺卡片、平稳率指标及车间规定控制操作，保持各塔液位、压力、温度、流量平稳，平为其他岗位平稳操作创造条件。 1.1. 2.2根据反应系统操作参数的变化，正确分析操作，及时调整，保证各产品质量合格。 1.1. 2.3按工艺操作规程要求，加强对加热炉的维护和管理，对异常情况做出准确判断与处理。 1.1. 2.4对本系统的所有设备、机泵及仪表设备进行定期巡检及不定期检查，有异常情况及时汇报班长并做相应的处理措施，做好操作记录。 1.1. 2.5遇到异常情况岗位应冷静分析，准确判断，采取一切有效的方法恢复平稳操作；对报警与连锁动作做出快速判断，紧急情况下，有权实施分馏岗位紧急联锁。
1.2操作因素分析 分馏系统的目的是生产符合质量标准的各类产品，并为反应系统提供符合要求的性质相对稳定的循环油。保持分馏系统的物科平衡及热量平衡，是分馏系统的设计思想和依据，是分馏操作必须遵循的原则。 我装置分馏系统包括：脱丁烷塔（重沸炉）、脱乙烷塔、常压塔（常压进料炉）、减压塔（常压进料炉），操作遵循蒸馏原理。 1.2.1操作因素分析 1.2.1.1脱丁烷塔（T1001） a.压力 压力是产品的定性值,它决定油品的沸点,在相同温度相同组成下,决定油品的气化率。塔顶压力是靠控制塔顶分液罐的压力来实现塔的压力对整个分馏塔组分的沸点有直接影响，随着塔压升高，产品的沸点也会升高，以致给组分的分离带来更大的困难。 正常的塔压不宜改变，塔操作的稳定由温度调节控制。正常压力控制在1.55MPa。 b.温度: 脱丁烷塔两路进料：从冷低分经E1015加热后约168℃进22层；从热低分底约250℃进28层。保持进料流量温度及出料流量和温度的
催化柴油MCI工艺技术 ?催化柴油MCI工艺技术应用概况 ?催化柴油MCI工艺的理论基础 ?催化柴油MCI技术对催化剂的要求 ?催化柴油MCI技术对不同原料的适应性 ?催化柴油MCI工业应用效果 催化柴油MCI工艺技术应用概况 我国目前的柴汽比较低，柴油数量满足不了市场的需求。柴油中的三分之一是催化裂化柴油。催化柴油中含有较多的杂原子化合物、烯烃和芳烃，颜色不好，安定性较差，尤其是十六烷值很低。随着重油催化裂化技术的发展和掺渣量的增加，催化柴油的质量问题变得更为突出。 当前国内外普遍采用的劣质催化柴油改质手段是加氢精制和加氢裂化。催化柴油加氢精制，是在中、低压的条件下，进行烯烃加氢饱和、脱硫、脱氮及芳烃部分饱和反应，可改善其颜色和安定性，而十六烷值提高幅度较小，尤其是加工劣质原料的催化装置，其催化柴油通过加氢精制远不能满足产品对十六烷值的要求。 近几年开发的劣质柴油中压加氢改质工艺，是中压下的一种加氢裂化过程，转化率一般为40%～60%，虽然其柴油产品的十六烷值较原料可提高10～20个单位，但柴油收率低，化学氢耗高，不适应国内市场的需求。因此，开发一种既能最大限度提高柴油十六烷值，又能得到较高的柴油收率的劣质催化柴油改质技术，是人们普遍关注的课题。 抚顺石油化工研究院新开发的一种提高催化柴油十六烷值的加氢改质工艺技术（Maximum Cetane number Improvement，简称MCI）。该技术在吉林化学工业公司炼油厂20万吨/年加氢装置应用成功后，先后有７家炼厂采用该技术。该技术不仅能大幅度提高催柴的十六烷值，同时还能获得较高的柴油收率，获得2001年度国家科技发明二等奖，具有显著的经济效益和社会效益，有可观推广应用前景。 催化柴油MCI工艺的理论基础 众所周知，石油产品的烃类族组成直接影响产品的性质。十六烷值是柴油燃烧性能的重要指标。柴油馏分中，链烷烃的十六烷值最高，环烷烃次之，芳香烃的十六烷值最低。同类烃中，同碳数异构程度低的烃类化
加氢裂化催化剂的基本组成和性质 刘卫星刘冬梅高强 （江苏联东化工股份有限公司，江苏丹阳，212300）[摘要] 随着世界燃油规范Ⅳ类标准的实施，以及对化工原料需求的增长， 加氢裂化催化剂引起了更广泛的重视。介绍加氢裂化催化剂的基本组成和性质，深入剖析各组分对加氢裂化催化剂反应性能的影响。 [关键词] 加氢裂化；酸性载体；催化剂 1 加氢裂化催化剂的组成 加氢裂化催化剂是一种典型的双功能催化剂，具有加氢功能和裂解功能。加氢功能和裂解功能两者之间的协同决定了催化剂的反应性能。加氢裂化催化剂中的基本组成包括加氢活性组分、裂化活性组分、载体、助剂。 1.1 加氢活性组分 加氢功能主要来源于具有加氢活性功能的活性相。含Pt、Ni等还原态催化剂一般用氢气还原，而硫化型催化剂的活化，一般是指催化剂的原位预硫化，原位预硫化后，活性金属从氧化态变成硫化态，有利于提高催化剂的活性和稳定性。 各类加氢活性组分的活性顺序是不同的。活性由高到低顺序如下：贵金属＞过渡金属硫化物＞贵金属硫化物。贵金属组分中，Pt、Pd等元素具有极强的加氢活性，贵金属催化剂主要用于石脑油的催化重整，环烷烃脱氢，环烷烃异构化等反应中，因贵金属极易在硫、氮的环境中中毒，故在工业装置上贵金属加氢催化剂填于两段工艺的第二段。非贵金属组分中，ⅥB族(Mo、W)和Ⅷ族(Ni、Co)的几种金属的硫化物具有强的加氢活性。硫化型催化剂的加氢机理见图1。 图1 DBT在Mo/Al2O3催化剂上HDS机理 由图1可知，催化剂表面上硫原子在氢气作用下形成-SH，相邻的-SH形成H2S后，在催化剂表面形成阴离子空穴，DBT通过硫原子连在催化剂表面的阴离
第一章工艺技术规程 1.1装置概况 1.1.1装置简介 一、辽阳石化分公司炼油厂加氢裂化装置是继镇海加氢裂化装置之后第二套国产化装置，由洛阳石化工程公司承担主要设计，天津四建承建。于1991年10月正式开工建设，1995年6月建成，1995年9月开车一次成功； 原设计为100*104t/a，串联式中间馏分油循环流程。1998年9月装置进行120万吨/年一次通过流程的扩能改造，1999年6月实现160万吨/年一次通过流程改造的第一步，2001年6月完成160万吨/年串联式一次通过流程改造。 原料油主要是常减压直馏蜡油，可以掺炼部分焦化蜡油抽余油。 二、装置占地：加氢裂化和制氢在一个界区内，界区的面积为228*140=31920m2，其中加氢裂化占地面积为228*80=18240m2，制氢装置占地228*60=13680m2，加氢裂化和制氢装置共用一个中心控制室、变配电间、生产办工楼和生活设施，中心控制室在制氢南侧，办工楼在联合装置的界区外。 三、装置组成：装置由两大部分组成: （一）反应部分包括原料系统、反应系统、新氢系统及注氨、注硫系统、反应部分包括：加热炉系统（F1101、F1102），加氢精制和加氢裂化反应器，高分和低分。 （二）分馏系统：由脱丁烷塔；轻石脑油分馏塔；第一分馏塔、重石脑油气提塔；第二分馏塔四个单元。 反应系统作用：原料油通过加氢裂化反应转化为轻质烃；轻、重石脑油、航煤、柴油等产品。 分馏系统作用：将反应部分来的反应生成油分馏切割成干气、液化石油气，轻、重石脑油、航煤、柴油、未转化油等产品。 四、主要材料和辅助材料的来源 （一）加氢裂化所需直馏蜡油VGO144.5*104t/a，由常减压装置提供；焦化蜡油抽余油CGO15.5*104t/a，由蜡油抽提装置提供。 （二）氢气由制氢装置及氢气提纯装置提供。 （三）燃料１、燃料气（干气＋液化石油气），3.95*104t/a； ２、燃料油3.55*104t/a，均由燃料站提供。 （四）装置开工用油：新催化剂开工用油：低氮油2000吨；正常开工柴油500吨，全馏分石脑
文献综述 催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在五百摄氏度左右、一万到三万帕下发生以裂化反应为主的一系列化学反应，生产轻质油、气体和焦炭的过程。由于催化裂化投资和操作费用低、原料适应性强、转化率高，自1942年第一套工业化流化催化裂化装置运转以来，它已发展成为炼油厂中的核心加工工艺，是重油轻质化的主要手段之一。催化裂化产品是主要的运输燃料调合组分。在世界范围内，FCC汽油占总汽油产量的25%～80%，FCC柴油占总柴油量的,10%～30%，而且是仅次于蒸汽裂解制取丙烯的又一大生产装置。面对日益严格的环保法规的要求，通过装置改造和与其它上下游工艺结合(如进料加氢，产品后处理等)，催化裂化能以合适的费用生产合适的产品。即使从更长远的目标看，催化裂化装置所产汽油经加氢饱和后也应能成为燃料电池的一种燃料组分【1】。 催化裂化的原料和产品【2】 一原料 催化裂化的原料范围广泛，可分为馏分油和渣油两大类。馏分油主要是直馏减压馏分油，也包括少量的二次加工重馏分油如焦化蜡油、脱沥青油等；渣油主要是减压渣油、加氢处理渣油等。渣油都是以一定的比例掺入到减压馏分油中进行加工，其掺入的比例主要受制于原料的金属含量和残炭值。对于一些金属含量很低的石蜡基原油也可以直接用常压重油作为原料。当减压馏分油中掺入渣油时则通称为重油催化裂化，1995年之后我国新建的装置均为掺炼渣油RFCC【2】。 二产品 催化裂化的产品包括气体、液体和焦炭。其中气体主要是干气和液化气。液体产物分为：汽油、柴油、重柴油（回炼油）和油浆。 中国石油石油化工研究院开发的国Ⅳ汽油生产技术集成催化剂、催化剂级配、工艺及开工操作等多项核心技术，有效破解了高烯烃含量的催化汽油脱硫和辛烷值降低的技术难题，形成了具有自主知识产权的满足国Ⅳ标准的催化裂化汽油加氢改质技术。该技术作为中国石油具有自主知识产权的清洁汽油生产技术，填补了中国石油生产国Ⅳ清洁汽油的技术空白，可为企业汽油质量升级提供自主技术支持，具有巨大的社会效益和经济效益，工业应用前景广阔【7】。 催化裂化工艺流程 催化裂化装置一般由反应—再生系统、分馏系统和吸收—稳定系统三部分组成。一反应－再生系统 新鲜原料油经过换热后与回炼油混合，经加热炉加热至300～400℃后进入提升管反应器下部的喷嘴，用蒸汽雾化后进入提升管下部，与来自再生器的高温催化剂（600～750℃）接触，随即气化并进行反应。油气在提升管内的停留时间很短，一般2～4秒。反应后的油气经过旋风分离器后进入集气室，通过沉降器顶部出口进入分馏系统。积有焦炭的再生催化剂（待生催化剂）由沉降器进入下面的汽提段，用过热水蒸汽进行汽提，以脱除吸附在待生催化剂表面的少量油气，然后经过待生斜管、待生单动滑阀进入再生器，与来自再生器底部的空气接触反
第一章 TPS系统介绍 第一节TPS系统结构及其主要设备 1 DCS的概念 DCS（Distributed Control）即集散控制系统，是七十年代中期发展起来的新型控制系统。 集散：“集”即为集中操作管理，有利于操作管理和更高一级的控制；“散”即为分散控制，主要目的是为了提高安全性。DCS的含义是利用微处理器或微计算机技术对生产过程进行集中管理和分散控制的系统。 一套DCS一般分为以下几大部分： (1)控制站：主要功能是完成现场数据采集和控制，它是系统的核心部分。 (2)操作站：主要功能是完成监视、操作、过程管理，实现人机对话。 (3)通讯网络：主要功能是实现在各连接物理设备之间的数据传递。 2 TPS的特点 TPS---- Total Plant Solution 全厂一体化解决方案。 a)TPS系统是第一个将整个工厂的商业信息与生产过程控制系统统一在一个平台上的自动化系统。 b)TPS系统的开放性：基于Windows NT平台的工作站。TPS被设计为Native Windows 而嵌入在NT环境中，灵活使用。 c)TPS核心技术：TPS将各种技术集成在一起。包括：Windows NT操作系统，OLE 公共软件，ODBC公共数据技术。 d)TPS提供易于操作的人机接口：即GUS，GUS基于Windows良好的人机操作界面。 e)TPS的安全性：TPS系统采用安全的工业网络。 3 TPS系统的网络结构及网络节点 湛江东兴石油企业有限公司加氢裂化装置全套引进美国Honeywell公司TPS系统。TPS 系统由网络及其网络节点构成，网络包括：LCN网（局域控制网）、UCN（万能控制网）、PIN网（工厂信息网络）、DH（数据公路）等。 “节点”____挂在网络上能完成特定的功能的电子设备,是整个控制系统的组件,每一个组件是独立的，并设计成完成系统中一些通用功能，TPS系统通过LCN和UCN网形成过程管理和控制节点，LCN、UCN为各个网络节点提供高速、冗余、点到点的通信。 东兴石油企业公司加氢裂化装置的DCS系统主要由LCN网和UCN网组成，其系统网络结构示意图如图1所示：
加氢裂化
加氢裂化: 加氢裂化，是一种石化工业中的工艺，即石油炼制过程中在较高的压力的温度下，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。它与催化裂化不同的是在进行催化裂化反应时，同时伴随有烃类加氢反应。加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，能够使重质油品通过催化裂化反应生成汽油、煤油和柴油等轻质油品，又可以防止生成大量的焦炭，还可以将原料中的硫、氮、氧等杂质脱除，并使烯烃饱和。加氢裂化具有轻质油收率高、产品质量好的突出特点。 基本信息 英文名称：hydrocracking 说明:在较高的压力的温度下[10-15兆帕（100-150大气压），400℃左右]，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。它与催化裂化不同的是在进行催化裂化反应时，同时伴随有烃类加氢反应。加氢裂化的液体产品收率达98％以上，其质量也远较催化裂化高。虽然加氢裂化有许多优点，但由于它是在高压下操作，条件较苛刻，需较多的合金钢材，耗氢较多，投资较高，故没有像催化裂化那样普遍应用。 化学反应 烃类在加氢裂化条件下的反应方向和深度，取决于烃的组成、催化剂性能以及操作条件，主要发生的反应类型包括裂化、加氢、异构化、环化、脱硫、脱氮、脱氧以及脱金属等。 ①烷烃的加氢裂化反应。在加氢裂化条件下，烷烃主要发生C-C键的断裂反应，以及生成的不饱和分子碎片的加氢反应，此外还可以发生异构化反应。 ②环烷烃的加氢裂化反应。加氢裂化过程中，环烷烃发生的反应受环数的多少、侧链的长度以及催化剂性质等因素的影响。单环环烷烃一般发生异构化、断链和脱烷基侧链等反应；双环环烷烃和多环环烷烃首先异构化成五元环衍生物，然后再断链。 ③烯烃的加氢裂化反应。加氢裂化条件下，烯烃很容易加氢变成饱和烃，此外还会进行聚合和环化等反应。 ④芳香烃的加氢裂化反应。对于侧链有三个以上碳原子的芳香烃，首先会发生断侧链生成相应的芳香烃和烷烃，少部分芳香烃也可能加氢饱和生成环烷烃。双环、多环芳香烃加氢裂化是分步进行的，首先是一个芳香环加氢成为环烷芳香烃，接着环烷环断裂生成烷基芳香烃，然后再继续反应。 ⑤非烃化合物的加氢裂化反应。在加氢裂化条件下，含硫、氮、氧杂原子的非烃化合物进行加氢反应生成相应的烃类以及硫化氢、氨和水。 催化剂 加氢裂化催化剂是由金属加氢组分和酸性担体组成的双功能催化剂。该类催化剂不但要求具有加氢活性，而且要求具有裂解活性和异构化活性。 ① B族和Ⅶ族中的几种金属元素（如Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W）的氧化物或硫化物，以及贵金属元素Pt、Pd等。催化剂的加氢活性组分。与加氢精制催化剂相同，加氢裂化催化剂的加氢活性组分也主要是Ⅵ
炼油厂催化柴油转化装置运行方式摘要在国五车用柴油升级后，催化柴油组分油无法全部平衡，只能外销部分催化柴油，效益损失大。为应对2017年国五普柴升级，新建催化柴油转化装置。本文对催化柴油转化装置与其它加氢精制装置并行运行方式进行总结，提出未来的运行思路。 关键词催化柴油十六烷值辛烷值转化芳烃含量 1.普通柴油升级进度说明 按照国家规定，普通柴油从2017年7月1日开始执行国Ⅳ标准，从2018年1月1日开始执行国Ⅴ标准。 按照总部规定，普通柴油的升级时间比国家要求还要提前一个季度，从2017年4月1日开始执行国Ⅳ标准，从2017年10月1日开始执行国Ⅴ标准。也就是说，2017年内，普通柴油质量在半年时间需跳跃2级。 总部要求普柴升级规定(比国家要求提前三个月) 普柴内控指标2017年4月1日前2017年4月1日（国Ⅳ）2017年10月1日(国Ⅴ) 硫含量(mg/kg) 340 47 8 十六烷值45.5 45.5 45.5 十六烷指数45 45 45 下表为外销混合催化柴油分析数据，因外销柴油没有芳含数据要求，总芳烃含量用历史数据表示。 表一： 第一批第二批第三批第四批 密度(kg/m3)936.3 946.3 952.4 948.4 馏程(℃)170-345 159-351 161-348 162-345 氮含量(ppm) 743 905 857 822 十六烷指数22.3 21.1 20.6 20.7 总芳烃(%) 80-85 硫含量(%) 0.6477 0.6097 0.6283 0.5201 由此表可以看出催化柴油密度大、十六烷值低、芳烃含量高。富含芳烃是催化柴油 质量差的根源（80%~85%芳烃），如何有效利用催化柴油是柴油质量升级必须解决的难题。