第三章_催化裂化装置

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（4）芳构化反应 烯烃环化脱氢生成芳烃。
C－C－C－C－C＝C－C
CH3
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3、环烷烃 （1）环断裂生成烯烃，烯烃继续反应； （2）长侧链断裂； （3）通过氢转移转化为芳烃；
异构
脱氢
（4）五员环烷烃 六员环烷烃 芳烃
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4、芳香烃 （1）芳烃的芳核非常稳定，难以进行反应； （2）烷基侧链发生断裂生成较小分子的烯烃； （3）多环芳烃 稠环芳烃 焦炭
图2-1 催化裂化生产工艺方框流程图
图2-2 重油催化裂化工艺原则流程图 1 原料加热炉 2 提升管反应器 3 沉降器 4 再生器 5 辅助燃烧室 6 外取热器 7 分馏塔 9 油气分离器 10 柴油汽提塔 11 气压机 12 吸收塔 13 气压机出口油气分离器 14 解吸塔 15 再吸收塔 16 稳定塔 17 稳定塔回流罐 18 液化气碱洗罐
+ RCHCH3
（2）芳烃与质子酸（H+）作用
+ H+
+
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（3）烷烃在非质子酸中心脱去H-
RCH2CH2 + L
+ RCHCH3 + LH-
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正碳离子的稳定性强弱顺序为：
叔正碳离子>仲正碳离子>伯正碳离子> 乙基正碳离子>甲基正碳离子
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2、正碳离子的反应
产物中异构烃多，有 利于汽油辛烷值提高
（1）氢或烷基转移的异构化反应，是催化裂化 的特有反应，导致产物中异构烃较多。
主要控制指标：金属含量和残碳值 Ni+V：不大于 20 PPm
残碳：不大于 6% 产品分布：
★ 气体:10～20%，气体中主要是C3、C4，烯烃含量很 高
★ 汽油:产率在30～60%之间，辛烷值较高，约80～90 ★ 柴油:产率在0～40%， 十六烷值较低，需调和或精
制 ★ 油浆：产率在0～10% ★ 焦炭:产率在5%～10%，原子比大约是C:H=1:0.3～1
第二章 催化裂化装置岗位群
➢ 催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油 和柴油等轻质产品的生产中占有很重要的地位。
➢ 催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在500℃左 右、1×105~3×105Pa下发生裂解，生成轻质油、气 体和焦炭的过程。催化裂化是现代化炼油厂用来改质 重质瓦斯油和渣油的核心技术，是炼厂获取经济效益 的重要手段。
吸附顺序：稠环芳烃>稠环环烷烃>烯烃>单烷基侧链 单环芳烃>环烷烃>烷烃
同族烃类分子量大的吸附能力强
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反应原料从主气流扩散到催化剂表面 扩散到内孔
催化剂表面吸附 发生反应
反应产物从催化剂表面脱附 产物从内孔扩散出
产物扩散到主气流中
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吸附能力顺序： 稠环芳烃 > 稠环环烷烃 > 烯烃 >
单烷基侧链的单环芳烃 > 环烷烃 > 烷烃
第二章 催化裂化装置岗位群
催化裂化能力在各个主要二次加工工艺中居于首位。
第二章 催化裂化装置岗位群
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 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、脱沥青油
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（二）烃类催化裂化反应的机理
烃类的催化裂化反应遵循正碳离子反应机理。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：
RCH2 +
正碳离子的基本来源是由一个烯烃分子获得一
个氢离子而生成，如：
CnH2n + H+
CnH2n+1 +
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1、正碳离子的形成
（1）烯烃与质子酸（H+）作用
RCH=CH2 + H+
+ RCH2CH2CH2
+ RCH2CHCH3
+ RCHCH2CH3
+ RC—CH3
CH3
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正碳离子进一步异构化和β－断裂， 导致气体中C3、C4含量很高
（2）β－断裂反应
正碳离子裂解生成烯烃和碳数较少的正碳离子。
RCH2CH2CH+CH3 （3）氢转移反应
RC+H2 ＋CH2＝CHCH3
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2、烯烃 烯烃的主要反应也是分解反应，但还有一些其 它重要反应。 （1）分解反应 分解为两个较小分子的烯烃。 烯烃的分解反应比烷烃快；大分子烯烃分解快 于小分子；异构烯烃分解快于正构烯烃。
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（3）氢转移反应 两个烯烃分子之间发生氢转移，变成烷烃和 二烯烃； 环烷烃或环烷－芳烃放出氢使烯烃饱和而自 身变成稠环芳烃。
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2. 复杂的平行——顺序反应
重质石油馏分 中间馏分
汽油 气体
缩合产物
焦炭
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平均温 度较高
停留时 间短
平均温 度较低
停留时 间长
第二章 催化裂化装置岗位群
第二章 催化裂化岗位群 Catalytic cracking unit
第二章 催化裂化装置岗位群
➢ 燃料生产中一个重要的问题：如何将原油中的重质 馏分油甚至渣油转化成轻质燃料产品？
➢ 重质油转化为轻质油 从大分子分解为较小的分子 主要依靠分解反应（热反应和催化反应） 从低H/C的组成转化成较高H/C的组成 脱碳（溶剂脱沥青、催化裂化、焦炭化等） 加氢（加氢裂化）
岗位一 反应岗
一、催化裂化反应 （一）单体烃的催化裂化反应
1、烷烃 烷烃主要发生分解反应，生成较小分子的烷烃 和烯烃，生成的烷烃又可分解成更小的分子。
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烷烃分解多从中间的C-C键断裂，而且分子越大越 易断裂。
碳数相同的链状烃中，异构烷烃比正构烷烃易分 解。
C16H34
C8H16 + C8H18
（三）石油馏分的催化裂化反应特征
1. 各烃类的吸附竞争和对反应的阻滞作用
催化反应的先决条件是：反应原料首先在催化剂表 面吸附。
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（1）各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用 反应的5个步骤 a.反应物向催化剂表面扩散； b.反应物在催化剂表面吸附 c.被吸附反应物在催化剂表面发生反应 d. 产物由催化剂表面脱附 e.产物离开催化剂表面向周围介质中扩散 化学吸附
反应速率： 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
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稠环芳烃首先占据催化剂表面，反应很慢，不 易脱附，直至缩合成焦炭，妨碍了其它烃类的吸附 和反应。
这一特点对指导生产的意义： 芳香基原料油、催化裂化循环油或油浆（其中 含较多的稠环芳烃）较难裂化，须选择合适的反应 条件或先加氢转化成环烷烃。