第二节 石油烃类的催化裂化反应
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《石油加工生产技术》课程标准一、课程定位《石油加工生产技术》课程是高职院校石油化工生产技术的一门主干专业课程。
它的任务是:使学生在已学普通课和专业基础课的基础上,结合教学计划安排的各种实验、生产学习、综合训练等环节相配合,完成培养高级一线操作、一线生产管理、石化产品销售专业高等技术人才的理论知识和实践技能的专业训练,为学生毕业后从事石油炼厂的生产技术工作和管理工作打下基础。
同时,为学生不断深入学习掌握石油化工生产领域新技术,形成可持续发展能力创造必要条件。
二、课程目标通过《石油加工生产技术》课程的学习,要把学生培养成为现代化工工程师。
即能正确判断和解决石油化工工程实际问题、具有更好的交流能力、合作精神以及一定的商业和行政领导能力、懂得如何去设计和开发复杂的石油化工技术系统、了解石油化工工程与社会间的复杂关系、能胜任跨学科的合作、具有终生学习的能力与习惯,以适应和胜任多变的职业领域。
1、知识目标能正确判断和解决石油化工工程实际问题;懂得如何去设计和开发复杂的石油化工技术系统;了解石油化工工程与社会间的复杂关系。
2、能力目标能胜任跨学科的合作;具有更好的交流能力、合作精神以及一定的商业和行政领导能力;具有终生学习的能力与习惯,以适应和胜任多变的职业领域。
3、素质目标具有认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风;具有创新精神和实践能力;具有敬业精神和良好的职业道德。
4、职业技能证书考核要求取得中级(含中级)以上化工总控工或有机合成工资格证书三、课程设计1、设计思想教学内容框架使学生在已学普通课和专业基础课的基础上,结合教学计划安排的各种实验、生产学习、综合训练等环节相配合,完成培养高级一线操作、一线生产管理、石化产品销售专业高等技术人才的理论知识和实践技能的专业训练,为学生毕业后从事石油炼厂的生产技术工作和管理工作打下基础。
具体课程设计路线如下:以燃料油生产技术课程遵循:原料→生产过程→产品。
原料:来源→要求→组成和性质→评价→处理。
第五章 催化裂化第一节 概述一、催化裂化在炼油工业中的地位和作用1、石油二次加工的作用一般原油经常减压蒸馏后可得到10~40%的汽油,煤油及柴油等轻质油品,其余的是重质馏分和残渣油。
如果不经过二次加工它们只能作为润滑油原料或重质燃料油。
但是国民经济和国防上需要的轻质油量是很大的,由于内燃机的发展对汽油的质量提出更高的要求.而直馏汽油(辛烷值较低40)则一般难以满足这些要求。
原油经简单加工所能提供的轻质油品的数量和质量同生产发展所需要的轻质油品的数量和质量之间的矛盾促使了二次加工过程的产生和发展。
2、催化裂化在二次加工中的作用催化裂化大分子烃类在催化裂化剂的作用下,在一定的温度压力下,裂化为铰小分子的烃类的过程叫催化裂化。
原料在450—530℃ ,1—3大气压及与催化剂接触的条件下,经裂化生成气体、汽油、柴油、重质油、及焦碳。
石油的二次加工包括,重油轻质化工艺热裂化、焦化、加氢裂化和催化裂化催化裂化,汽油的催化重整工艺。
在重质油轻质化的工艺中,热裂化的过程技术落后已经被淘汰。
加氢裂化,技术先进、产品收率高、质量好、灵活性大,但设备复杂,制造成本高、耗氢量大,从技术经济上受到一定的限制。
催化裂化是重质油轻质的主要手段,2001年底,中国的实际原油加工能力为280Mt/a,催化裂化加工能力约为100 Mt/a,催化裂化占原油加工能力之比为35.7%。
在目前我们国家的汽油中,80%来自于催化裂化。
二、催化裂化技术的发展概况催化裂化装置的工艺过程催化裂化反应是在催化剂表面进行的,分解反应生成气体汽油、柴油等分子较小的产物离开催化剂进入产品回收系统,而缩合反应生成的焦碳,则沉积在催化剂上,使其活性逐渐下降,为了使反应不断进行,就必须及时烧去催化剂表面上的积炭使之恢复活性,这一过程称为“再生”。
可见它必须包括两个过程 催化裂化自1936年实现工业化至今60多年的历史。
经过了如下发展过 :1、固定床催化裂化1936年第一套固定床催化裂化装置投产。
蒸汽裂解和催化裂化是两种在化学反应中常见的裂化过程。
这两种裂化过程在石油化工、化学工程和材料科学等领域中具有重要的应用价值。
本文将介绍这两种裂化过程的基本原理和应用。
蒸汽裂解是一种通过加热和蒸汽作用下降低碳氢化合物分子量的反应过程。
在蒸汽裂解中,高分子碳氢化合物会经历碳-碳键和碳-氢键的断裂,生成低碳分子化合物,如烃类和芳香化合物。
蒸汽裂解反应是一种热力学驱动的过程,需要高温和高压条件下进行。
在蒸汽裂解过程中,蒸汽中的水和碳氢化合物在催化剂的存在下进行反应,从而产生低碳分子化合物。
蒸汽裂解在石化工业中具有广泛的应用。
例如,在裂解重油和煤焦油中,可以得到重要的烃类和芳香化合物,如乙烯、丙烯和苯。
这些化合物是石油化工生产中的重要原料,广泛应用于合成高分子材料、塑料和涂料等工业。
此外,蒸汽裂解还可以将废气和废料中的有机化合物转化为有用的化学品,从而实现资源的回收利用和环境保护。
催化裂化是一种通过催化剂的作用促使高分子化合物裂解为低分子化合物的反应过程。
在催化裂化中,催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率,并选择性地裂化高分子化合物。
催化裂化反应通常在相对较低的温度和压力条件下进行,因此能够节约能源并降低生产成本。
催化裂化在石油炼制过程中是一项重要的技术。
通过催化裂化,可以将高沸点的重质石油馏分转化为低沸点的石油产品,如汽油、柴油和润滑油。
这些石油产品是现代社会运输和工业生产的重要能源和原料。
催化裂化还可以使废油和垃圾转化为有价值的产品,实现废物的资源化。
值得注意的是,蒸汽裂解和催化裂化是两种不同的裂化过程,各自具有特定的应用领域和适用条件。
蒸汽裂解适用于较重的碳氢化合物,如煤焦油和重质油,需要高温和高压条件。
而催化裂化适用于较轻的碳氢化合物,如原油和废油,需要催化剂的存在和相对较低的温度。
综上所述,蒸汽裂解和催化裂化是两种重要的化学反应过程,具有广泛的应用。
蒸汽裂解是一种通过加热和蒸汽作用下降低碳氢化合物分子量的过程,主要应用于石油化工和化学工程。
中国石油大学(北京)石油的催化裂化学号:xxxxxxxx班级:xxxxx 姓名:xxx石油炼制的催化裂化石油炼制工艺的目的可概括为:①提高原油加工深度,得到更多数量的轻质油产品;②增加品种,提高产品质量。
然而,原油经过一次加工(常减压蒸馏)只能从中得到10%~40%的汽油、煤油和柴油等轻质油品,其余是只能作为润滑油原料的重馏分和残渣油。
但是,社会对轻质油品的需求量却占石油产品的90%左右。
同时直馏汽油辛烷值很低,约为40~60,而一般汽车要求汽油辛烷值至少大于70。
所以只靠常减压蒸馏无法满足市场对轻质油品在数量和质量上的要求。
这种供求矛盾促进了炼油工艺的发展。
催化裂化技术是重油轻质化和改质的重要手段之一,已成为当今石油炼制的核心工艺之一。
催化裂化技术的发展概况最早的工业催化裂化装置出现于1936年,从技术发展的角度来说,催化裂化的发展最基本的是反应-再生型式和催化剂性能两个方面的发展。
催化裂化的工艺特点及实质450℃~510℃条件下,在催化剂的存在下,发生一系列化学反应,转化生成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。
催化裂化过程具有以下几个特点:⑴轻质油收率高,可达70%~80%;⑵催化裂化汽油的辛烷值高,汽油的安定性也较好;⑶催化裂化柴油十六烷值较低,常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值,以满足规格要求;⑷催化裂化气体,C3和C4气体占80%,其中C3丙烯又占70%,C4中各种丁烯可占55%,是优良的石油化工原料和生产高辛烷值组分的原料。
根据所用原料,催化剂和操作条件的不同,催化裂化各产品的产率和组成略有不同,大体上,气体产率为10%~20% ,汽油产率为30%~50%,柴油产率不超过40%,焦炭产率5%~7%左右。
由以上产品产率和产品质量情况可以看出,催化裂化过程的主要目的是生产汽油。
我国的公共交通运输事业和发展农业都需要大量柴油,所以催化裂化的发展都在大量生产汽油的同时,能提高柴油的产率,这是我国催化裂化技术的特点。
催化裂化反应机理一、催化裂化反应机理(一)、催化裂化反应机理催化裂化反应机理常用碳离子学说来说明。
碳离子又称正碳离子,是烃分子中有一个碳原子外围缺少一对电子而形成的带正电的离子,例如这种离子不能在溶液中离解出来自由存在,只能吸附在催化剂表面上参加化学反应,不能脱离催化剂自由存在。
中性分子最初形成碳离子,首先要有烯烃,烯烃来自于催化裂化的原料油或一次产物中,其中要有质子,质子由催化剂的活性部分提供,可以是由于失去电子后带正电的氢质子,用〔H+〕表示。
烯烃双键断开其中一个键,并与质子(H)结合,就形成碳离子,如:碳离子外层电子缺少一对电子,是不完全的外层电子结构,所以很不稳定,不能单独存在,总想索取个别碳原子中的电子对,转化成稳定的有完全外层结构的碳原子,与此同时又生成别的碳离子,所以碳离子又很不稳定,也要继续反应下去,实现这种转化需要活化能很低,从而加快了整个反应速度,直到碳离子放出一个质子还原成中性分子为止,才能使反应中断。
今以十六烯-6的催化裂化反应为例,说明碳离子的若干规则。
第一步:十六烯-6从催化剂表面获得质子,生成碳离子:第二步:十六烯-6遇见已经存在的碳离子,又再生成别的碳离子:别的碳离子又要索取其他稀烃的电子对,使反应链锁下去。
第三步:大分子的碳离子,还可以夺取自身分子相隔位置(β位)上的碳原子发生所谓β裂解。
第四步:各种碳离子中以伯碳离子 最不稳定,容易异构化为仲碳离子 ,甚至叔碳离子2如果这些异构碳离子中碳原子数还在五以上,则可继续进行β裂解:或者转化成叔碳离子或者转化为叔碳离子最后一步,各种反应最后都是碳离子放出一个质子,还给催化剂,使自己变成中性分子,使链锁反应中断:对于带叔碳烷基的芳香烃按上述碳离子反应规则,其裂化步骤可表如下:综上可见催化裂化反应易异构化,容易生成>C3、C4的烯烃,正是按碳离子的反应规则进行反应的结果。
碳离子反应还可说明烯烃迭合,氢转移的机理,目前凡是能够提供质子的酸性催化剂的催化作用,都用碳离子学说来说明,但是碳离子学说也不能说明相同的反应物用不同催化剂为什么会得到不同的产物,某个反应为什么只能用某一种酸或催化剂才能起催化作用等问题。
催化裂化的工艺特点及基本原理百克网:2008-5-30 11:03:16 文章来源:本站一、催化裂化工艺过程的特点催化裂化过程是使原料在有摧化剂存在下,在470~530度和0.1~0.3兆帕的压力条件下,发生一系列化学反应,转化成气体,汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。
催化裂化的原料一般是重质馏分油,例如减压馏分油(减压蜻油)和焦化馏分油等,随着催化裂化技术和催化剂工艺的不断发展,进一步扩大了催化裂化原料范围,部分或全部渣油也可作催化原料。
催化裂化过程具有以下几个特点:(1)轻质油收率高,可达70~80%,而原油初馏的轻质油收率仅为10~40%。
这里所说轻质油是指汽油、煤油和柴油的总和。
(2)催化汽油的辛烷值较高,研究法辛烷值可达85以上。
汽油的安定性也较好。
(3)催化柴油的十六烷值低,常与直馏柴油词台使用或经加氢精制提高十六烷值,以满足规格要求。
(4)催化裂化气体产品约占10~20%左右,其中90%左右是C8、C4。
(称为液化石油气)。
C8、C4;组分中含大量烯烃。
因此这部分产品是优良的石油化工和生产高辛烷值汽油组分的原料。
根据所用原料、催化剂和操作条件的不同,催化裂化各产品的产率和组成略有不同,大体上,气体产率为10~20%,汽油产率为30~50%和,柴油产率不超过40和,焦炭产率在5~7%左右。
由以上产品产率和产品质量情况可以看出,催化裂化过程的主要目的是生产汽油。
根据我国国情,交通运输和农业的发展,对柴油的需求量很大,调整操作条件,可在生产汽油的同时,提高柴油的产率,这是我国催化裂化技术的特点。
二、催化裂化的化学原理(一)催化裂化条件下可能进行的化学反应1.烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃1.烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃2. 烯烃裂化为较小分子的烯烃3.烷基芳烃脱烷基反应4.烷基芳烃侧链断裂5.环烷烃裂化为烯烃假如环烷烃中仅有单环,则环不打开:6.氢转移反应如:环烷烃+烯烃→芳香烃+烷烃7.异构化反应:烷烃→异构烷烃烯烃→异构烯烃8.芳构化反应烯烃环化脱氢生成芳香烃,如:9.缩合反应单环芳烃可缩台成稠环芳烃,最后可缩合成焦炭,并放出氢气,使烯烃饱和。