催化裂化培训讲义-1反应机理
催化裂化技师培训资料
设备安全风险识别与评估
对催化裂化生产过程中使用的各种设备进行安全风险识别，如反应器、加热炉、压缩机、管道等，并评估其对生产安全的影响程度。
催化裂化生产安全风险识别与评估
针对催化裂化生产过程中的各种工艺流程，采取相应的安全预防措施，如控制温度、压力，防腐防泄漏等，确保生产过程的安全稳定。
催化裂化装置的构成与功能
催化裂化反应在反应器中进行，包括提升管、沉降器等主要部件。
反应器
再生器
分馏塔
其他辅助设备
烧焦催化剂以恢复其活性，包括燃烧室、再生器等主要部件。
将反应产物分离成不同沸点的产品，包括分馏塔、回流罐等主要部件。
如输送泵、压缩机、阀门等，控制和调节装置的运行。
催化裂化装置的操作规程
应急预案制定
定期进行应急演练，提高应急处理能力，确保在突发事故发生时能够迅速、有效地处理。
应急演练
对发生的事故进行深入分析，总结经验教训，完善应急处理措施，避免类似事故再次发生。
事故分析与总结
04
催化裂化工艺流程优化
催化剂体系优化
研发和选用适合特定原料的催化剂体系，改善催化裂化反应效果。
反应条件优化
熟悉催化裂化装置的结构、组成和工作原理，掌握装置的操作和维护技能。
掌握事故判断和应急处理能力
通过模拟演练和实际操作，提高对事故的判断和处理能力，掌握应急预案的编写和实施。
要点三
实践课程
通过现场实践、模拟演练和实际操作，让学员熟悉催化裂化装置的操作和维护，掌握事故判断和处理的方法。
理论课程
包括催化裂化工艺原理、工艺流程、装置组成和操作维护等方面的理论知识。
催化裂化反再系统培训 资料
反应特点
1、各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用 从以上分析看出，吸附能力强的烃分子将首先占据催化剂 活性中心进行反应。 但若吸附能力强，反应能力却差，则会阻碍其它烃分子反 应。 在一定反应条件下，各种烃类在催化剂上的吸附能力和反 应能力有很大差别 吸附能力：
稠环芳烃>稠环环烷烃>烯烃>单烷基侧链单芳>环烷烃>烷烃
催化裂化再生过程
催化裂化催化剂
催化剂：能够改变化学反应速度而本身 不发生化学反应的物质 催化剂能有选择性地促进某些反应 催化剂不仅对装置的生产能力、产品产 率及质量好坏、经济效益起主要影响， 而且对操作条件、工艺过程和设备型式 的选择有重要影响。
裂化催化剂的失活与再生
催化剂的失活 ：在反应过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断 下降的现象称为催化剂的失活。失活原因主要有：高温或高温与 水蒸气的作用；裂化反应生焦；毒物的毒害。
反应沉降器在提升管反应器的上部，沉 降器分为两部分，上部为沉降段，下部 为汽提段。 沉降段内设有四组单级旋分器，顶部为 集气室。提升管反应器出来的反应油气 和催化剂进入反应沉降器进行催化剂和 油气的自由沉降分离，没有沉降下来的 催化剂随油气进入设在沉降器顶部的旋 风分离器进行继续进行分离，分离后油 气经集气室去分馏单元。
催化裂化反应
催化裂化进料
烃类在催化剂 表面发生反应
循环使用 烧焦 催化剂恢复活性 再生 催化剂活性下降 分解 缩合 气体和轻油 沉积在催化剂上
催化裂化特征
催化裂化反应类型
(1)裂化反应 催化裂化的主要反应是裂化反应，反应速度快。各
类烃的裂化反应规律：
烷烃：分子中间C-C键断裂，分子越大，越易断裂;碳 数相同的链状烃中，异构比正构易反应 烯烃：与烷烃类似，速度比烷烃高得多 环烷烃：断侧链和开环
催化裂化化学反应原理教学课件
工业应用与技术 发展
本课程还介绍了催化裂化技 术在石油工业中的实际应用 ，以及近年来催化裂化技术 的发展趋势和最新研究成果 。
对未来学习的建议与展望
深化理论基础
建议学习者进一步深化对催化裂化化学反应原理的理解， 掌握相关的基础理论和概念。
实践与实验
通过实践和实验，学习者可以更深入地理解催化裂化过程 ，提高实际操作能力和问题解决能力。建议学习者积极参 与相关的实验和实践项目。
新型催化剂的开发与应用
01
02
03
纳米催化剂
利用纳米技术制备具有特 定结构和性质的催化剂， 以提高催化活性、稳定性 和选择性。
多功能催化剂
开发具有多种活性组分的 复合催化剂，实现多种催 化功能的协同作用。
生物催化剂
探索生物催化剂在催化裂 化中的应用，利用酶的专 一性和高效性提高反应效 率。
绿色与可持续发展的催化裂化技术
料。
焦炭的形成是由于部分烃未能 发生裂化反应而残留在催化剂
上。03催化裂Fra bibliotek工艺流程原料预处理
原料筛选
去除原料中的杂质和过大颗粒， 保证原料质量和稳定性。
加热和混合
将原料加热至适宜温度，并进行 均匀混合，以提高反应效率。
反应-再生系统
反应阶段
在适宜的温度和压力下，原料在催化 剂的作用下进行裂化反应，生成小分 子烃类物质。
催化剂的作用与 选择
催化剂在催化裂化过程中起 着关键作用，能够降低反应 活化能，提高反应速率。本 课程介绍了不同类型的催化 剂及其在催化裂化过程中的 作用，以及如何根据实际需 求选择合适的催化剂。
化学反应机理与 动力学
化学反应机理是理解催化裂 化过程的基础。本课程深入 探讨了催化裂化过程中的化 学反应机理，包括烃类分子 的裂解和重整等，同时介绍 了反应动力学的基本概念和 模型。
催化裂化讲义
第一节 催化裂化化学反应原理
▪ 一、单体烃催化裂化的化学反应 ▪ （一）烷烃
▪ 烷烃主要发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃， 烷烃分解时多从中间的C—C键处断裂，分子越大越容易 断裂
▪ （二）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， 主要反应有：
（二）三阀
▪ 1．单动滑阀
单动滑阀用于床层反应器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化装置。 其作用是：正常操作时用来调节催化剂在两器间的循环量，出现重大事 故时用以切断再生器与反应沉降器之间的联系，以防造成更大事故。
▪ 2．双动滑阀
双动滑阀是一种两块阀板双向动作的超灵敏调节阀，安装 在再生器出口管线上（烟囱），其作用是调节再生器的压 力，使之与反应沉降器保持一定的压差。
径或筛分组成。工业用微球催化剂颗粒直径一般在20～80之间。 ▪ 我国用磨损指数来评价微球催化剂的机械强度 ▪ （六）密度 ▪ 1．真实密度：颗粒的质量与骨架实体所占体积之比 ▪ 2．颗粒密度：把微孔体积计算在内的单个颗粒的密度 ▪ 3．堆积密度 ：催化剂堆积时包括微孔体积和颗粒间的孔隙体积的密
度
三、裂化催化剂的失活与再生
▪ 综合上述两个排列顺序可知，芳烃虽然吸附能力强，但反应能力弱，使 整个石油馏分的反应速度变慢 ；对于烷烃，虽然反应速度快，但吸附 能力弱，从而对原料反应的总效应不利。富含环烷烃的石油馏分应是催 化裂化的理想原料
（二）石油馏分的催化裂化反应是复杂的平 行—顺序反应
▪ 石油馏分进行催化裂化反应时，原料向几个方向进行反应， 中间产物又可继续反应，从反应工程观点来看，这种反应 属于平行—顺序反应。原料油可直接裂化为汽油或气体， 属于一次反应，汽油又可进一步裂化生成气体，这就是二 次反应。平行—顺序反应的一个重要特点是反应深度对产 品产率分布有重大影响。
催化裂化化学反应原理教学课件
催化裂化反应是炼油过程中最重要的步骤之一，用于生产汽油、柴油等石油产品。
2
化学工业中的应用
催化裂化反应也被应用于化学工业中，用于生产化学原料、高级燃料和特殊化学 品。
催化裂化反应的前景和发展趋势
1 环境保护需求对催化裂化反应的影响
随着环境意识的提高，催化裂化反应正在向更加环保的方向发展，以减少对环境的负面 影响。
催化裂化化学反应原理教 学课件PPT
催化裂化化学反应原理教学课件PPT，旨在介绍催化裂化反应的概述、反应 机理、催化剂的种类、应用以及发展趋势，展望其意义和未来发展前景。
催化裂化反应的概述
定义
催化裂化反应是一种重要的石油加工技术，通过催化剂的作用将大分子烃化合物裂解为小分 子烯烃和芳烃。
过程
催化裂化反应一般包括加热、裂解和分离三个过程，通过控制温度、压力和催化剂种类来实 现。
2 催化裂化反应技术的新发展
新的催化裂化反应技术，如催化剂的改良和反应条件的优化，正在不断地推动该领域的 发展。
总结与展望
催化裂化反应的意义
催化裂化反应在石油加工和化学工业中发挥着重要 作用，促进了资源的可持续利用和产品的高效生产。
催化裂化反应的未来发展前景
随着技术的不断创新和需求的增加，催化裂化反应 有望在更广泛的领域得到应用并实现更大的突破。
催化裂化反应的反应机理
催用，可以提高反应的效率和选择性。
反应物的结构影响
反应物的碳数、分子结构以及官能团的位置会对催 化裂化反应的产物种类和分布产生影响。
催化裂化反应的步骤
催化裂化反应通常包括吸附、解吸附、裂解和再生 四个步骤，每个步骤都对反应过程起着关键的作用。
催化剂的种类
固定床催化剂
催化裂化反应机理
异丙醇脱氢制丙酮所采用的催化剂及其设计原理张若杰1201班化学工程01201208170114、反应机理脱氢反应是脱氢催化剂（Dehydrogenation catalysts下进行的气固相催化反应，且反应是吸热的。
在异丙醇分子中由于羟基的影响，a H比较活泼，容易发生脱氢。
常压200-300r，异丙醇在催化剂表面，脱氢吸热生成丙酮，并产生大量氢气。
本反应主要涉及两个过程。
温度适中时，发生主反应：CH32CHOH > CH32CO H2（1）起始时，由于异丙醇的加入，汽化需要吸收大量的热，导致反应温度降低，发生副反应：CH3 2CO CH3 2CHOH —：CH 3 2CHCH 2COCH3 H2O （2）温度过高时，发生异丙醇分子内脱水，生成异丙醚：2 CH3 CHOH —〔CH 3 2 CHOCH CH 3 2 H 2O （3）因此温度控制的是否得当是生成目的产物的关键。
二、反应热力学分析查有关手册得各相关物质的.H f和厶G f值于下表：（）r r由方程ln 他=如丄—丄求出多个温度的Kp值列于下表:K p1 R T2三、分子反应机理反应物分子先被催化剂上的金属离子Mn+作用而脱去H-（发生C-H键异裂），随后再脱去H+而成不饱和键。
要求反应分子交易极化产生C s—Hl催化剂也需要有极化能力的金属离子Mn+用来脱去H-，同时具有负电荷的02-，以接受H-。
因此这类机理类似于酸碱催化。
四、催化剂的选择在反应过程中，反应温度随催化剂的不同而不同。
异丙醇脱氢反应是一简单反应，工业上大多采用气相反应，原料在气相条件下流过列管式固定床反应器，发生脱氢反应，常用铜锌系催化剂。
典型的工艺条件为反应压力0.2〜0.3 MPa，反应温度200〜300E，异丙醇单程转化率（摩尔分数）大于60%,产品丙酮对异丙醇总收率（摩尔分数）大于95.5%。
所用催化剂有铜、银、铂、钯等金属以及过渡金属的硫化物，负载于惰性载体上，反应在管式反应器中进行，温度400〜600r。
催化裂化反应机理
催化裂化反应机理催化裂化反应是石油化工中的一种重要反应过程，其产生的烃产品广泛应用于燃料、润滑油等领域。
本文将介绍催化裂化反应的机理和影响因素。
催化裂化反应的机理涉及到两个主要步骤：吸附和裂解。
吸附是指烃分子在催化剂表面与催化剂上的活性中心发生作用，形成化学键。
裂解是指烃分子在催化剂表面被分解成两个碳氢烃分子。
催化裂化反应的催化剂通常是酸性固体，如硅铝酸盐等。
催化剂上的酸性中心可以吸附烃分子，并在催化剂表面形成化学键。
催化剂还可以提供能量，促使烃分子的裂解。
在催化裂化反应中，碳氢烃分子的裂解主要发生在碳-碳键上。
裂解的过程中，碳氫鍵被裂解，生成一对自由基和一个烯烃。
裂解后的自由基会进一步参与裂解反应，形成更多的碳氢烃分子。
催化裂化反应的机理受到多种因素的影响，如温度、压力、反应物组成、催化剂活性等。
催化裂化反应的温度通常在400-500°C之间，上升温度可以提高反应速率，但过高的温度也会降低反应的选择性和产率。
压力的变化可以影响反应的烃选择性和产率，但通常更多的是在工艺上考虑到机械强度等因素。
反应物组成对催化裂化反应有重要影响。
在催化裂化反应中，烷烃分子的裂解产物通常比烯烃和环烷烃更多。
烷烃中的C-C键的键能比烯烃和环烷烃更高，因此更容易被催化剂裂解。
因此，在催化裂化反应中，采用较高的裂解温度和催化剂活性，可以增加烷烃的转化率，提高烃选择性和产率。
最后，催化裂化反应的催化剂活性也是影响反应机理的重要因素。
催化剂的活性与其表面酸性和结构有关。
活性高的催化剂可以在较低的反应温度下达到较高的转化率和选择性。
因此，在工业生产中，选择合适的催化剂对于提高催化裂化反应的效率和经济性非常重要。
总之，催化裂化反应的机理是复杂的，受到多种因素的影响。
在实际工业生产中，需要综合考虑反应条件、催化剂选择、反应机理等多个方面，以提高反应的效率和经济性。
催化裂化讲义
催化裂化讲义单位：姓名：目录1.催化裂化基本知识 (1)1.1基本催化裂化工艺 (1)1.2装置主要指标 (1)1.3产品质量控制 (3)1.4各种基本计算 (5)2.中油催化装置基本情况 (6)2.1平面布置 (6)2.2主要设备型号 (9)2.3主要控制回路 (11)2.4三大平衡 (14)3.自动保护系统（ESD） (15)4.基本开停工过程 (19)4.1开工步骤 (19)4.2停工步骤 (19)5.基本事故处理 (19)5.1紧急停工的条件： (19)5.2紧急停电 (20)5.3全厂性停电： (21)5.4仪表电全停时装置应急处理方案 (22)5.5火灾事故 (22)5.6增压机自停事故处理预案 (22)1.催化裂化基本知识1.1基本催化裂化工艺FCC（流化催化裂化）的各种工艺，基本上没有多大的区别，较大的区别在产品分布，从而对各部分的设计产生影响。
以重质油为原料多产丙烯的催化裂解技术(DCC)、多产液化气和汽油的催化裂化技术(MGG和ARGG)、多产异构烯烃的催化裂化技术(MIO)、多产丙烯和乙烯的催化热裂解技术(CPP)，全大庆减压渣油催化裂化工艺(VRFCC)，焦化蜡油吸附转化DNCC催化裂化技术。
MIP 多产异构烷烃DCC 深度催化裂化MGD 最大量生产液化气和柴油工艺FDFCC 灵活双效催化裂化MSR（Multi Stage Reaction）多段提升管MSR-PL 最大量丙稀、液化气MSR-LG 最大量液化气、汽油MSR-DG 最大量柴油、汽油MSR-OLD 最大量降低汽油稀烃催化裂化装置主要任务是将常压重油（渣油、蜡油）等经过反应生成高辛烷值汽油、轻柴油、液化石油气、干气、油浆，并将生成的焦炭在再生器燃烧，产生蒸汽，另外还提供近100℃的低温热源。
1.2装置主要指标1.加工能力同类装置，相同条件下（装置类型、原料和催化剂性质、加工工艺、生产方案等）一般加工量越大，综合能耗越低。
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DOCO、LBO等系列降烯烃催化剂
3.催化裂化的技术特点
（1）经过半个多世纪的发展，工艺技术已非常 成熟 （2）能最大量生产高RON汽油组分与低碳烯烃 （3）原料适应性较广（从VGO、CGO、DAO到AR 、VR）
（4） 反应转化深度较高，轻油及LPG收率较高 （5）装置压力等级不高，操作条件相对缓和 ，投资较省 (相对加氢裂化)
流程范围300－500℃ ， 密度小于0.92g/cm3。 2）烃类族组成： 环烷烃多的原料，易裂化LPG 、GAS多，RON高，催化理
想原料。
烷烃多的原料，易裂化，产气体高，gas少， RON低。
芳烃多，难裂化，LPG、GAS少，生焦量多。 烃类的生焦能力排序： 芳烃>烯烃>环烷烃>烷烃 3）特性因数K标明原料的裂化性能和生焦倾向
液体产率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45 ％，油浆5－10％。
3 ）焦炭 焦炭产率5－10％。 焦炭分为：催化碳、附加焦碳、可汽提焦、污染
焦
2.2.2 催化裂化原料和产品特点
原料
products dry gas LPG gasoline LCO
LCO
m% H%
C1~C2 Light cycle
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
2.3原料与产品分析指标
1 原料指标
（6）LPG中含有大量低分子烯烃，利用价值非 常高，能生产出高附加值产品
4 催化裂化的发展方向
1）继续改进工艺、设备、催化剂技术，提高轻 收，多吃重劣油，长周期运行。
2）清洁燃料生产。 3）开发新的催化裂化工艺和催化剂。 4）环保生产，减少污染物排放。 5）催化裂化与其它工艺相结合。 6）过程模拟与计算机过程自控研究应用。 7）新型的催化裂化材料的开发。
CGO coker oil
DAO deasphalted oil
比重：0.86-0.93
残碳：0.3-10
Ni+V：3-10PPm
H含量：11.8-13%
氢平衡是制约催化裂化产品分布的关键。
2.1.2评价催化裂化原料的指标： 馏分组成、特性因数K值、相对密度、苯胺点、残碳、
含硫量、含氮量、金属含量。 1）馏分组成：
6）金属含量：钠、铁、镍、钒、铜 要严格限制重金属含量，对催化剂产生毒素作
用，活性下降，选择性差，生焦大。
钠通过电脱盐控制小于1ug/g。 镍小于10 ug/g ，钒小于1 ug/g 。 Nhomakorabea.2 产品：
2.2.1 三大产品 1 ） 气体 气体产率10－20％——H2,H2S
——C1-C2 干气 10-20% ——C3-C4 液态烃 2 ）液体：包括汽油、柴油、重柴油、油浆
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。
2.6、新世纪初，两段提升管催化裂化技 术工业化，是提升管催化裂化技术的又 一新里程碑
2.7、多种汽油降烯烃技术与催化剂的开 发，提高了产品质量，满足环保法规要 求。
CH2 催化裂化原料和产品
主要分馏分油和渣油两大类。 • 最初催化裂化所用原料有直馏减压馏分
油VGO 、焦化重馏分油CGO。 • 后来掺炼更重的油品做为催化裂化原料
，减压渣油、脱沥青减压渣油、加氢处 理重油等掺入减压馏分油中混合进料。
掺入量：受金属含量和残碳量限制。
2.1原料
2.1.1催化裂化原料：VGO、VR、 AR
2、我国催化裂化（重油催化）发展简述
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。
oil
轻<5循环油19，~2即3 催化柴油
C3~C4
10~16 14.9~15.5
HCO RON=88~93 30~60 13.2~14.0
HCeNav=y~4c0ycle o2il0重~40循环1油0，~1即2.5回炼油
(slurry oil) 稠环芳烃多
8.5~10
coke
只利用烧焦热 5~10 6~8
CH1 催化裂化概述
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
60%-70%以上
5）必须有强大的二次加工工艺，满足国民经济 对轻质油品的需求。
，K值越大，易裂化，生焦倾向小。
4）残碳 反映了原料中生焦物质的多少。
馏分油0.4％， 渣油4－8％，生焦大，热量过剩，因此现在 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。
馏程，含水，密度，残碳 分析报告
2 产品质量指标控制
3 汽油：10％不大于70℃
4
干点不大于210℃
5 液化气：C5含量(v/v)不大于3％
6 柴油： 闪点不小于55℃
凝固点 －10℃，0℃，＋5℃ 干气：C3以上含量(v/v)不大于3％ 油浆：固体含量不大于2g/L
催化裂化培训讲义-1反 应机理
2020/8/17
目录
CH1 催化裂化概述 CH2 原料和产品 CH3 催化裂化的反应种类 CH4 反应机理 与方程式 CH5 流态化的基本原理与催化剂输送 CH6 反应－再生工艺技术 CH7 催化裂化的三大平衡 CH8 催化裂化的一些基本概念 CH9 催化裂化工艺流程