催化裂化3PPT幻灯片
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《石油化工基础》教学课件—3.3催化裂化
前言
在我国，催化裂化汽油占商品汽油的80%（质量分数），催化裂化柴油占商 品柴油的1/3。2017年，我国催化裂化加工能力超过200Mt/a，占原油加工能力 的42%（质量分数）。 催化裂化的重要性： 常规催化裂化汽油的进一步深度裂化也可增产丙烯
和芳烃； 催化裂化汽油的芳构化也是增产芳烃途径之一； 催化裂化工艺已成为炼油与化工之间的纽带，是今
特点： ✓ 石油馏分是由各族烃类组成，各种单体烃分别进行多种反应，并且互相影响； ✓ 烃类在固体催化剂上的反应不仅与化学过程有关，而且还与原料分子与产物分 子在催化剂上的吸附、扩散等传递过程有关。
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
为了更好地了解催化裂化的反应过程，首先应了解单体烃的催化裂化反应：
✓ 环烷烃 + 烯烃 芳烃 + 烷烃
✓ 烯烃 + 烯烃
烷烃 + 二烯烃
✓ 环烷-芳烃（如四氢萘、十氢萘等）+ 烯烃
稠环芳烃 + 烷烃
芳构化反应：
✓ 芳构化反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，
最后生成芳烃。
缩合反应：单环芳烃可缩合成稠环芳烃，最后缩合成焦炭，并放出氢气。
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
反应特点： 裂化反应的进行，使大分子分解为小分子的烃类，这是催化裂化工艺成为重质油
轻质化重要手段的根本依据。 而氢转移反应使催化汽油饱和度提高，安定性好。 异构化、芳构化反应是催化汽油辛烷值提高的重要原因。
2 Part
催化裂化生产原理
1 催化裂化的化学反应
石油化工基础
目录
1. 催化裂化工艺特点 2. 催化裂化生产原理 3. 催化裂化工艺流程 4. 催化裂化新技术
催化裂化工艺流程ppt
催化剂对裂解过程的促进作用
提供活性中心
催化剂表面具有特殊的活性中 心，能够吸附和活化重质烃分 子，使其更容易发生裂解反应
。
降低反应活化能
催化剂可以降低裂解反应的活化 能，使反应更容易进行。
促进反应选择性
催化剂可以促进特定结构的烃分子 发生裂解反应，提高产品的选择性 。
产品的主要性质及用途
乙烯和丙烯
催化裂化工艺流程ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 概述 • 工艺流程 • 催化裂化反应原理 • 工艺特点 • 应用和发展 • 安全和环保
01
概述
催化裂化是什么
1
催化裂化是一种将重质烃转化为轻质烯烃和芳 烃的石油化工过程。
2
催化裂化催化剂通常为酸性催化剂，如硅酸铝 、沸石等。
3
催化裂化工艺可分为固定床、流化床和移动床 三种类型，其中流化床工艺最为常用。
THANKS
谢谢您的观看
三废处理
对工艺流程中产生的废水、废气、废渣进行分类处理，实现资源化再利用。 例如，将废气中的二氧化碳进行捕获和封存，实现减排目标；将废水进行深 度处理后再次利用；将废渣进行资源化利用等。
绿色催化裂化工艺流程的探索
不断探索新的催化裂化工艺流程，采用绿色催化剂、提高反应转化率和能量 利用率等措施，实现工业生产与环境保护的有机结合。
产品收率和质量调整
通过调整催化剂种类和反应条件，可以改变产品的收率和质 量。这使得催化裂化工艺具有很强的适应性，能够根据市场 需求灵活调整产品结构。
05
应用和发展
在石油工业中的地位
01
石油工业作为国家经济发展的重要支柱，催化裂化工艺在其中扮演着至关重要 的角色。
石油催化裂化流态化课件
• 圆环形：
催化裂化正常生产条件：物料平衡、热平衡和压力平衡
•
压降：p
2g
u
2
0
g
103
① 制造、安装、检修困难，造价高 ② 压降高，操作弹性小
• ζ 为管式分布器阻力系数，取1.2~2.2
7.2 再生器
单段再生器--气体分布器
➢ 管式分布器
树 枝 形 分 布 器
7.2 再生器
单段再生器—待生催化剂分配器
7.1 概述
国内催化裂化重大技术进展
1981-1985
1986-1995
后置烧焦罐两 段再生
常压渣油催化 裂化装置
7.1 概述
国内催化裂化重大技术进展
1981-1985
1986-1995
1996-2000
后置烧焦罐两 段再生
常压渣油催化 裂化装置
多产柴油和液 化石油气工艺
2001两段提升管
同轴式
待生催化剂
轴向密度分布/（kg/m³）
烧焦空气 再生催化剂
7.2 再生器
单段再生器--气体分布器
➢ 分布器要求： ① 使气体均匀分布，降低压
降，节约能耗； ② 使流化床有好的的流化状
态，在分布器附近创造良 好的气固接触区，防止经 分布器筛出大颗粒； ③ 具有足够的强度和刚度可 支撑催化剂，能长周期操 作不堵塞，不冲蚀，易于 启动 ④ 应尽可能减少颗粒的粉碎
✓ 催化剂停留时间： 35~40s
✓ 催化剂密度不宜过 高或过低
✓ 快速流化区烧碳比例约为总烧碳量的90%
旋风分 离器 再生器
1 烧焦罐
7.2 再生器
两段再生器
➢ 组成部分： ② 催化剂和烟气并流向上流动的稀相
催化裂化工艺原理技术培训(PPT 115页)
的催化裂化要解决生焦量大的问题，解决剩 余热的问题。 5）含硫、含氮
硫含量多，转化率下降、汽油产率下降、气体 产率上升，产品选择性差，小于0.3％ 氮含量多，碱性氮化物能强烈吸附在催化剂表 面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5 ％；中性氮化物对使油品安定性下降。 6）金属含量：钠、铁、镍、钒、铜
2.1、五十年代引进前苏联移动床催化裂化 （小球催化剂） 1965年五朵金花之一流化催化裂化在抚顺 石油二厂建成投产
五朵金花：催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿 素脱蜡、微球催化剂与添加剂
2.2、七十年代分子筛催化剂的出现，带动了提 升管催化裂化技术的发展。 2.3、1984年石家庄炼油厂大庆全常渣催化裂化 的工业运行，翻开了我国重油催化裂化的新 篇章。 2.4、九十年代初，前郭炼油厂实现了吉林原油 全减压渣油催化裂化；1998年大庆全减渣在 燕化炼油厂实行了工业化。 2.5、九十年代，催化裂化家族技术生产低烯烃 成为催化裂化技术的又一新领域。
1、概述
1）催化裂化是目前我国最重要的二次加工工艺， 是最重要的重质油轻质化过程之一。 2）肩负着我国80%以上汽油与30%以上柴油的生
产任务。
3）这是由我国原油重质馏分多的特点决定的。
4）大于350℃馏分占 对轻质油品的需求。
60%-70%以上
5）必须有强大的二次加工工艺，满足国民经济
2、我国催化裂化（重油催化）发展简述
5~10
原料
LCO
coke
(slurry oil)
8.5~10 6~8
2.2.3 催化裂化产品富含烯烃，是宝贵的化工 原料和合成高辛烷值汽油的原料： 丁烯、异丁烷－－－高辛烷值汽油 异丁烯－－－高辛烷值组份MTBE 丙稀－－－聚丙烯、聚丙烯氰 丙烷、丁烷－－－裂解制乙烯 干气中的乙烯－－－乙苯、苯乙烯、制氢 C3/C4－－－民用液化气
硫含量多，转化率下降、汽油产率下降、气体 产率上升，产品选择性差，小于0.3％ 氮含量多，碱性氮化物能强烈吸附在催化剂表 面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5 ％；中性氮化物对使油品安定性下降。 6）金属含量：钠、铁、镍、钒、铜
2.1、五十年代引进前苏联移动床催化裂化 （小球催化剂） 1965年五朵金花之一流化催化裂化在抚顺 石油二厂建成投产
五朵金花：催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿 素脱蜡、微球催化剂与添加剂
2.2、七十年代分子筛催化剂的出现，带动了提 升管催化裂化技术的发展。 2.3、1984年石家庄炼油厂大庆全常渣催化裂化 的工业运行，翻开了我国重油催化裂化的新 篇章。 2.4、九十年代初，前郭炼油厂实现了吉林原油 全减压渣油催化裂化；1998年大庆全减渣在 燕化炼油厂实行了工业化。 2.5、九十年代，催化裂化家族技术生产低烯烃 成为催化裂化技术的又一新领域。
1、概述
1）催化裂化是目前我国最重要的二次加工工艺， 是最重要的重质油轻质化过程之一。 2）肩负着我国80%以上汽油与30%以上柴油的生
产任务。
3）这是由我国原油重质馏分多的特点决定的。
4）大于350℃馏分占 对轻质油品的需求。
60%-70%以上
5）必须有强大的二次加工工艺，满足国民经济
2、我国催化裂化（重油催化）发展简述
5~10
原料
LCO
coke
(slurry oil)
8.5~10 6~8
2.2.3 催化裂化产品富含烯烃，是宝贵的化工 原料和合成高辛烷值汽油的原料： 丁烯、异丁烷－－－高辛烷值汽油 异丁烯－－－高辛烷值组份MTBE 丙稀－－－聚丙烯、聚丙烯氰 丙烷、丁烷－－－裂解制乙烯 干气中的乙烯－－－乙苯、苯乙烯、制氢 C3/C4－－－民用液化气
催化裂化工艺流程与设备ppt
是石油化工的重要产品之一 ，可用于生产溶剂油、芳烃
等其他化学品。
柴油
十六烷值高，燃烧性能好。
是优质的柴油组分，能够满足发动机对柴油的多 种性能要求，如燃烧稳定性、润滑性等。
是石油化工的重要产品之一，可用于生产润滑油 、沥青等其他化学品。
重油
密度大，黏度较高。
主要用作燃料油和沥青的生 产原料。
由于其高黏度和高碳氢比， 重油还可以用于生产炭黑、
再生器是用于烧焦催化剂的设备，通常采用流化床反 应器，由耐高温、高压的优质材料制成。
催化剂输送系统通常采用螺旋输送机或气流输送系统 ，以确保催化剂的均匀分布和循环。
烟气处理系统用于处理再生器产生的烟气，以保护环 境并回收有价值的物质。
04
催化裂化操作条件
温度
温度对反应速度和 产品分布有重要影 响。
催化裂化工艺流程与设备ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 催化裂化概述 • 催化裂化工艺流程 • 催化裂化设备 • 催化裂化操作条件 • 催化裂化产品性质与用途 • 催化裂化技术发展与趋势 • 结论与展望
01
催化裂化概述
催化裂化定义
催化裂化是一种将重质烃类转化为轻质烃类和石油焦的石油 加工工艺。
产品吸收和稳定
吸收塔
吸收分馏出的轻质油中的汽油组分，提高汽油产品质量。
稳定塔
进一步分离吸收塔底部的汽油，获得更稳定的汽油产品。
03
催化裂化设备
反应器
反应器是催化裂化的核心设备，主要作用是完成裂 化反应，将重质烃类转化为轻质烃类。
反应器通常采用固定床反应器，由耐高温、高压的 优质材料制成。
反应器内部装有催化剂，以提高反应速率和选择 性。
《催化裂化和重整》课件
为提高催化裂化过程的效率和经济效益， 需要不断进行技术优化和改进，如采用新 型催化剂、优化反应条件等。
03
重整的原理与技术
原理介绍
催化裂化原理
催化裂化是一种石油加工技术， 通过催化剂的作用将重油或渣油 转化为轻质油品的过程。
重整原理
重整是一种将低辛烷值汽油转化 为高辛烷值汽油以及生产芳烃的 过程，通过在催化剂的作用下对 烃类分子进行结构重排。
设备故障
如反应器故障、管道破裂等。
操作失误
如错误控制温度、压力等参数。
安全问题及防范措施
• 化学品泄漏：可能导致人员伤亡和环境污染。
安全问题及防范措施
01
防范措施
02 定期维护和检查设备，确保其处于良好状 态。
03
严格遵守操作规程，避免人为失误。
04
配备应急处理设施，如泄漏探测器和紧急 停车系统。
技术分类
流化床催化裂化
流化床催化裂化技术中，催化剂 与原料油在流化床反应器中接触 反应，具有处理能力大、操作灵
活等优点。
固定床催化裂化
固定床催化裂化技术中，原料油通 过催化剂固定床层进行反应，具有 反应温度均匀、催化剂寿命长等优 点。
移动床催化裂化
移动床催化裂化技术中，催化剂与 原料油在移动床反应器中逆向流动 进行反应，具有操作稳定、能耗低 等优点。
环保问题及处理方法
废气排放
催化裂化和重整过程中可能产生有害气体。
废水和固废
如催化剂、废弃物料等。
环保问题及处理方法
• 噪声污染：设备运行可能产生噪 声扰民。
环保问题及处理方法
废气处理
采用催化氧化、活性炭吸附等方法去除 有害成分。
VS
废水处理
催化裂化工艺流程ppt
优化再生器设计
再生器是催化裂化工艺中不可或缺的部分。通过改进再生器设计，可以提高催化剂的活性 恢复效果和减少能源消耗。例如，采用高效的再生器结构和控制策略可以提高再生效果和 降低能耗。
反应-再生系统匹配
反应器和再生器的匹配程度对整个系统的效果有着重要影响。过度的再生会消耗过多的能 量，而不足的再生则会导致催化剂活性下降。因此，需要选择适宜的反应器和再生器匹配 关系，以达到最佳的工艺效果。
改进催化剂性能
01
选择高效催化剂
使用高效催化剂可以显著提高产品的产率和质量。例如，采用具有高
活性和选择性的催化剂，可以增加所需产品的产率，同时减少副产品
的生成。
02
催化剂再生
定期对催化剂进行再生处理，可以恢复其活性，延长其使用寿命。通
过改进催化剂再生工艺，可以提高催化剂的再生效率，延长其使用寿
命。
催化裂化工艺流程ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 催化裂化概述 • 催化裂化工艺流程 • 催化裂化主要设备 • 催化裂化工艺优化建议 • 催化裂化工艺的发展趋势和展望
01
催化裂化概述
催化裂化定义
催化裂化是一种将重质烃类转化为轻质烃类和石油焦的石油 加工过程。
催化裂化是在催化剂的作用下，利用热力使重质烃类发生裂 解反应，生成轻质烃类和石油焦的过程。
03
催化剂活性评价
定期对催化剂的活性进行评价，以便及时发现催化剂的问题并采取相
应的措施进行解决。通过建立催化剂活性评价系统，可以更好地了解
催化剂的状况，为优化工艺提供参考。
优化反应-再生系统
优化反应器设计
改进反应器设计可以提高产品的转化率和选择性。例如，采用新型的反应器结构或材料， 可以增强反应效果和提高产品质量。
再生器是催化裂化工艺中不可或缺的部分。通过改进再生器设计，可以提高催化剂的活性 恢复效果和减少能源消耗。例如，采用高效的再生器结构和控制策略可以提高再生效果和 降低能耗。
反应-再生系统匹配
反应器和再生器的匹配程度对整个系统的效果有着重要影响。过度的再生会消耗过多的能 量，而不足的再生则会导致催化剂活性下降。因此，需要选择适宜的反应器和再生器匹配 关系，以达到最佳的工艺效果。
改进催化剂性能
01
选择高效催化剂
使用高效催化剂可以显著提高产品的产率和质量。例如，采用具有高
活性和选择性的催化剂，可以增加所需产品的产率，同时减少副产品
的生成。
02
催化剂再生
定期对催化剂进行再生处理，可以恢复其活性，延长其使用寿命。通
过改进催化剂再生工艺，可以提高催化剂的再生效率，延长其使用寿
命。
催化裂化工艺流程ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 催化裂化概述 • 催化裂化工艺流程 • 催化裂化主要设备 • 催化裂化工艺优化建议 • 催化裂化工艺的发展趋势和展望
01
催化裂化概述
催化裂化定义
催化裂化是一种将重质烃类转化为轻质烃类和石油焦的石油 加工过程。
催化裂化是在催化剂的作用下，利用热力使重质烃类发生裂 解反应，生成轻质烃类和石油焦的过程。
03
催化剂活性评价
定期对催化剂的活性进行评价，以便及时发现催化剂的问题并采取相
应的措施进行解决。通过建立催化剂活性评价系统，可以更好地了解
催化剂的状况，为优化工艺提供参考。
优化反应-再生系统
优化反应器设计
改进反应器设计可以提高产品的转化率和选择性。例如，采用新型的反应器结构或材料， 可以增强反应效果和提高产品质量。
催化裂化工艺流程与设备ppt
将催化剂废渣进行干燥、焚烧等处理，回收有价值的资源，减少对环
境的影响。
03
废水处理
对催化裂化过程中产生的废水进行深度处理，达到排放标准后排放，减少对环境的影响。 Nhomakorabea06
未来发展趋势和挑战
技术创新方向
新型催化剂开发
研发更高效、更环保、更经济的催化剂，提高催化裂化过程的 效率和产品收率。
工艺流程优化
通过改进现有工艺和开发新技术，降低能耗和物耗，提高生产 效率和产品质量。
主要有固定床反应器和移动床反应器两种，其中移动床反应器较 为常用。
反应器结构
反应器由外筒、内筒和催化剂床构成，内筒设有原料入口和出口 ，催化剂床设有气体出口和液体出口。
反应器特点
反应器具有较高的反应效率和催化剂利用率，可控制反应温度和 压力，可适应不同原料的裂化反应。
再生器
再生器种类
主要有烧焦罐和再生器两种，其中烧焦罐较为常用。
工艺分类及特点
01
02
03
04
根据反应温度分为：高温FCC 、中温FCC和低温水蒸气裂化 。
根据反应压力分为：高压FCC 、中压FCC和常压FCC。
根据操作方式分为：固定床、 流化床和移动床。
高温FCC具有较高的轻质烯烃 产率和较低的液体收率，中温 FCC具有较低的轻质烯烃产率 和较高的液体收率，低温水蒸 气裂化具有较高的液体收率和 较低的轻质烯烃产率。
再生器结构
再生器由燃烧室、旋风分离器和催化剂收集器构成。
再生器特点
再生器具有较高的燃烧效率和催化剂活性恢复率，可控制燃烧温度和压力，可适应不同催化剂的再生要求。
沉降器
沉降器种类
主要有立式沉降器和卧式沉降器两种，其中立式 沉降器较为常用。
催化裂化新技术ycPPT课件
chrysenes
benzo-pyrenes
20
TYPICAL REPRESENTATION OF RESID MOLECULE FOUND IN LITERATURE
S S
N
S
H
21
催化裂化的化学反应
» 裂化反应 » 异构化反应 » 氢转移反应 » 烷基转移反应 » 歧化反应
22
催化裂化的化学反应
烷烃和环烷烃有少量异构化 烯烃异构有双键转移和骨架异构 芳烃异构化
有生成异构烃的潜力
25
氢转移反应
3× 烯烃＋环烷烃 烃
3×烷烃＋芳
4× 烯烃 3× 环烯烃 烯烃＋焦炭前身物
3×烷烃＋芳烃 2×环烷烃＋芳烃 烷烃＋焦炭
有生成饱和烃和芳烃的潜力
26
气固催化过程的七个步骤
重油催化裂化技术及发展
李双平
1
内容
1、催化裂化的基本概况 2、催化裂化的化学反应及发展进程 3、生产低碳烯烃的催化裂化技术 4、生产清洁燃料的催化裂化技术 5、重油催化裂化及操作理念 6、国内外催化裂化其它技术 7、未来的发展方向
2
催化裂化的基本概况
3
中国催化裂化的地位
重质油轻质化的核心装置 ----提供汽油池~75％和柴油~30％
PPeettrroolleeuumm aass aammiixxtutruereof oCfheBmoiilcianlsg Points
gasoline
diesel & home heating oil
jet fuel
gas oil lubricating oils
residua asphalt
PRODUCT DEMAND
催化裂化工艺流程ppt
反应动力学模型
宏观反应动力学模型
01
02
适用于研究催化裂化反应宏观行为
描述反应器内反应物浓度、温度等参数随时 间变化规律
03
适用于研究催化裂化反应微观机制
05
04
微观反应动力学模型
06
描述单个催化剂表面反应速率、产物分布等 规律
反应主要影响因素
• 催化剂种类和性质 • 影响催化裂化反应活性和选择性 • 不同催化剂具有不同活性中心和反应机理 • 反应温度和压力 • 影响催化裂化反应速率和产物分布 • 高温高压有利于大分子分解和生成高辛烷值汽油 • 原料油性质 • 影响催化裂化反应活性和选择性 • 重质原料油需要预处理以降低催化剂污染
现状
我国催化裂化技术应用广泛，但与国外相比，技术水平仍有 差距，如催化剂品种单一、活性低等问题。
展望
我国催化裂化技术将不断提高自主创新能力，加大投入研发 新型催化剂和工艺流程，提高国产催化剂的竞争力。同时， 加强与国际合作与交流，推动我国催化裂化技术的发展。
07
参考资料
催化剂
类型
包括分子筛催化剂、金 属氧化物催化剂和络合 物催化剂等。
阻火与防爆设施
催化裂化工艺中，阻火与防爆设施的设置是必要的，可有效防止火灾和爆炸事故的发生。
三废排放及处理措施
01
废气处理
催化裂化工艺中产生的废气主要含有二氧化碳、硫化物等有害物质，
需进行脱硫、脱硝等处理，达到排放标准。
02
废水处理
废水主要来源于设备清洗、地坪冲洗等环节，需进行除油、脱盐等处
理，达到排放标准。
04
主要设备与操作
主要设备介绍
反应器
用于实现催化剂上的化学反应； 分 为流化床和固定床两种
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16
9.4催化裂化催化剂失活与再生
已知烟气分析数据和进入再生器的主风流量，可以按 以下方法计算烧焦量，焦碳中H/C比。
再生器烧焦量：
Ch=V1(3.78+0.242CO2+0.313CO-0.18O2)/[100(CO2+CO+O2)] （kg/h）
V1—进入再生器的干空气量Nm3/h，V1=V2/(1+e) V2—湿空气量Nm3/h; e—水蒸气和干空气的分子比。 CO2，CO，O2----分别为在干烟气中的体积分数。
7
9.4催化裂化催化剂失活与再生
焦炭的经验分子式为（CHn)m，n＝0.5～1.0。 ③再生反应 催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭， 即焦炭中的C和H被空气中的O2燃烧的氧化反应，再生反 应的产物是CO2、CO和H2O。
8
9.4催化裂化催化剂失活与再生
④再生反应热（P376） 再生反应是放热反应，热效应相当大，足以提供本装 置热平衡所需的热量。 把焦炭看作是C和H单质的混合物，分别计算燃烧热， 再计算总和。
9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题4：某催化裂化装置进入再生器的总的空气 量为1050Nm3/min，再生烟气中的CO为 0.08838%，O2为5.9762%，CO2为12.1632%，空 气中水蒸汽与干空气的分子比为0.012，试计算总 烧焦量，总焦碳中H/C比是多少？（ 4321kg/h， 0.098）（带经验式4314,0.0996）
C 2 C 2 O 33 k/8 k J 7 g C 3
C 0 .5 O 2 C O 1 0 2 5 8 k J /k g C
H 2 0 .5 O 2 H 2 O 11k9 /k J8 g H 90
9
9.4催化裂化催化剂失活与再生
➢ 这种计算方法实际上是把焦炭看成是碳和氢的混合物
，实际计算中还须从总热效应中扣除某一个数值以对 燃烧热作出修正
➢ 常见的修正方法如ESSO法(焦炭脱附热的数值为总热
效应的11.5%)、PACE法(从总热效应中扣除5～10%的 水脱附热)等
10
9.4催化裂化催化剂失活与再生
烧焦放热中有11.5%消耗在焦炭脱附过程中，故 可利用热＝总热－焦炭脱附热
3
9.4催化裂化催化剂失活与再生
二、裂化Cat.的再生
1、再生方法 烧去Cat.上所沉积的焦炭。 恢复Cat.的活性和选择性，为反应过程提供热量。 催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于结焦而丧失 的活性，但不能恢复由于结构变化及金属污染引起的失 活。
6
9.4催化裂化催化剂失活与再生
①待生剂：在工业上把经反应沉积了焦炭的催化剂。 ②再生剂：再生除去部分焦炭的催化剂。 2、再生要求 无定型的硅酸铝Cat.：再生后含碳量为0.3～0.5%； 分子筛Cat.：再生后含碳量＜0.2%以下。 3、再生反应和反应热* ①焦炭分子式 焦炭是一种缩合产物，主要成分是C和H。
19
9.4催化裂化催化剂失活与再生
4、再生反应动力学 再生反应速率直接影响Cat.的活性、选择性和装置生 产能力。 再生反应速率决定于焦炭中碳的燃烧速率。由烧碳本 征反应动力学方程式看出 （1）影响烧碳反应速率的主要因素
或 Q用＝Q总－Q脱＝Q总×(100－11.5)%
⑤影响再生反应热的主要因素 反应热的数值与焦炭中的H/C和烟气中CO2/CO有关。 若H/C比值↗，放热↗； CO2/CO比值↗，放热↗。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
通常在计算再生热时，是根据元素碳和元素氢的燃烧
发热值并结合焦炭的H/C以及烟气中的CO2/CO来计算再 生反应热，此计算值为再生反应的总热效应 。
工业催化裂化所产生的焦炭包括： ➢ 催化焦:烃类在催化剂活性中心上反应时生成的焦炭 ➢ 附加焦：原料中的焦炭前身物（稠环芳烃）在催化剂表面上 吸附、经缩合反应生成的。 ➢ 可汽提焦：重质烃类 ➢ 污染焦：重金属沉积造成的
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
③毒物引起的失活 裂化Cat.的毒物主要是重金属(Fe、Ni、Cu、V)、钠和 碱性氮化合物。 (2)Cat.的平衡活性 新鲜Cat.的活性不能反映装置中实际的Cat.活性。 在实际生产中，用“平衡活性”来表示装置中Cat.活 性。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
##例题1：某催化裂化装置烧焦炭量为11.4t/h，焦 中H/C（质量比）=8/92，再生烟气中CO2/CO（体 积比）为1.5，求烧焦放热为多少？
（36553*104KJ/h）
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焦炭燃烧所需主风量（湿空气量）
例题2：已知烟气中氧含量为0.5%（V）， CO2/CO（体积比）为1.5。焦中H/C（质量比） =10/90，烧焦量为11.4t/h，空气中水蒸汽与干空 气的质量比为0.01，计算燃烧所需要的空气量。 (1792m3/min)多算几遍
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焦碳中H/C比 H/C=[8.93-0.425（ CO2+O2）-0.257CO]/ (CO2+CO) 主风单耗=湿空气量/烧焦量 （Nm3/kg) 耗风指标：燃烧1kg焦炭所需要的干空气量。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
计算干烟气的组成： CO%=(8.93-0.425O2)/[(1+a）H/C+0.425a+0.257] CO2%=aCO%
9.4 催化裂化催化剂失活与再生
一、催化剂的失活
催化剂的失活*：在反应-再生过程中，Cat.的活性和选 择性不断下降的现象。
(1)催化裂化Cat.失活性的原因* ①水热失活 在高温和水蒸气作用下，裂化Cat.的比表面积↙、孔容 ↙，分子筛晶体结构破坏。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
②结焦失活：焦炭沉积在Cat.的表面上，覆盖在Cat.的活性 中心，使其活性和选择性↙。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题3：已知干烟气组成：CO2=9.2%，CO=8.0% ，O2=1.4%（均为体积百分数），干烟气流量为 44800标m3/h，新鲜原料量为75t/h，干空气中 O2/N2=21/79（体积比）。
求：1）理论氧气量； 2）烧焦产生的水量； 3） 焦炭产率。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
已知烟气分析数据和进入再生器的主风流量，可以按 以下方法计算烧焦量，焦碳中H/C比。
再生器烧焦量：
Ch=V1(3.78+0.242CO2+0.313CO-0.18O2)/[100(CO2+CO+O2)] （kg/h）
V1—进入再生器的干空气量Nm3/h，V1=V2/(1+e) V2—湿空气量Nm3/h; e—水蒸气和干空气的分子比。 CO2，CO，O2----分别为在干烟气中的体积分数。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
焦炭的经验分子式为（CHn)m，n＝0.5～1.0。 ③再生反应 催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭， 即焦炭中的C和H被空气中的O2燃烧的氧化反应，再生反 应的产物是CO2、CO和H2O。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
④再生反应热（P376） 再生反应是放热反应，热效应相当大，足以提供本装 置热平衡所需的热量。 把焦炭看作是C和H单质的混合物，分别计算燃烧热， 再计算总和。
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例题4：某催化裂化装置进入再生器的总的空气 量为1050Nm3/min，再生烟气中的CO为 0.08838%，O2为5.9762%，CO2为12.1632%，空 气中水蒸汽与干空气的分子比为0.012，试计算总 烧焦量，总焦碳中H/C比是多少？（ 4321kg/h， 0.098）（带经验式4314,0.0996）
C 2 C 2 O 33 k/8 k J 7 g C 3
C 0 .5 O 2 C O 1 0 2 5 8 k J /k g C
H 2 0 .5 O 2 H 2 O 11k9 /k J8 g H 90
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
➢ 这种计算方法实际上是把焦炭看成是碳和氢的混合物
，实际计算中还须从总热效应中扣除某一个数值以对 燃烧热作出修正
➢ 常见的修正方法如ESSO法(焦炭脱附热的数值为总热
效应的11.5%)、PACE法(从总热效应中扣除5～10%的 水脱附热)等
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
烧焦放热中有11.5%消耗在焦炭脱附过程中，故 可利用热＝总热－焦炭脱附热
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二、裂化Cat.的再生
1、再生方法 烧去Cat.上所沉积的焦炭。 恢复Cat.的活性和选择性，为反应过程提供热量。 催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于结焦而丧失 的活性，但不能恢复由于结构变化及金属污染引起的失 活。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
①待生剂：在工业上把经反应沉积了焦炭的催化剂。 ②再生剂：再生除去部分焦炭的催化剂。 2、再生要求 无定型的硅酸铝Cat.：再生后含碳量为0.3～0.5%； 分子筛Cat.：再生后含碳量＜0.2%以下。 3、再生反应和反应热* ①焦炭分子式 焦炭是一种缩合产物，主要成分是C和H。
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4、再生反应动力学 再生反应速率直接影响Cat.的活性、选择性和装置生 产能力。 再生反应速率决定于焦炭中碳的燃烧速率。由烧碳本 征反应动力学方程式看出 （1）影响烧碳反应速率的主要因素
或 Q用＝Q总－Q脱＝Q总×(100－11.5)%
⑤影响再生反应热的主要因素 反应热的数值与焦炭中的H/C和烟气中CO2/CO有关。 若H/C比值↗，放热↗； CO2/CO比值↗，放热↗。
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通常在计算再生热时，是根据元素碳和元素氢的燃烧
发热值并结合焦炭的H/C以及烟气中的CO2/CO来计算再 生反应热，此计算值为再生反应的总热效应 。
工业催化裂化所产生的焦炭包括： ➢ 催化焦:烃类在催化剂活性中心上反应时生成的焦炭 ➢ 附加焦：原料中的焦炭前身物（稠环芳烃）在催化剂表面上 吸附、经缩合反应生成的。 ➢ 可汽提焦：重质烃类 ➢ 污染焦：重金属沉积造成的
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③毒物引起的失活 裂化Cat.的毒物主要是重金属(Fe、Ni、Cu、V)、钠和 碱性氮化合物。 (2)Cat.的平衡活性 新鲜Cat.的活性不能反映装置中实际的Cat.活性。 在实际生产中，用“平衡活性”来表示装置中Cat.活 性。
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##例题1：某催化裂化装置烧焦炭量为11.4t/h，焦 中H/C（质量比）=8/92，再生烟气中CO2/CO（体 积比）为1.5，求烧焦放热为多少？
（36553*104KJ/h）
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焦炭燃烧所需主风量（湿空气量）
例题2：已知烟气中氧含量为0.5%（V）， CO2/CO（体积比）为1.5。焦中H/C（质量比） =10/90，烧焦量为11.4t/h，空气中水蒸汽与干空 气的质量比为0.01，计算燃烧所需要的空气量。 (1792m3/min)多算几遍
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焦碳中H/C比 H/C=[8.93-0.425（ CO2+O2）-0.257CO]/ (CO2+CO) 主风单耗=湿空气量/烧焦量 （Nm3/kg) 耗风指标：燃烧1kg焦炭所需要的干空气量。
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计算干烟气的组成： CO%=(8.93-0.425O2)/[(1+a）H/C+0.425a+0.257] CO2%=aCO%
9.4 催化裂化催化剂失活与再生
一、催化剂的失活
催化剂的失活*：在反应-再生过程中，Cat.的活性和选 择性不断下降的现象。
(1)催化裂化Cat.失活性的原因* ①水热失活 在高温和水蒸气作用下，裂化Cat.的比表面积↙、孔容 ↙，分子筛晶体结构破坏。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
②结焦失活：焦炭沉积在Cat.的表面上，覆盖在Cat.的活性 中心，使其活性和选择性↙。
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9.4催化裂化催化剂失活与再生
例题3：已知干烟气组成：CO2=9.2%，CO=8.0% ，O2=1.4%（均为体积百分数），干烟气流量为 44800标m3/h，新鲜原料量为75t/h，干空气中 O2/N2=21/79（体积比）。
求：1）理论氧气量； 2）烧焦产生的水量； 3） 焦炭产率。
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