催化裂化装置技术问答第一章

第一章催化裂化流态化和催化剂系统1．什么叫固定床、移动床和流化床?固体粒子处于堆紧状态，颗粒静止不动的床层叫做固定床。

床层的压降随流体速度的增加而增加。

流体和固体颗粒同时进入反应器。

它们互相接触，一面进行反应，一面颗粒移动。

这种反应床层叫做移动床。

床层颗粒之间脱离接触，颗粒悬浮在流体中，往各个方向运动的床层叫做流化床。

床层高度和空隙率随流速增大而增大，但床层压降基本不随流速而变。

2．什么叫散式流化床?固体颗粒脱离接触，但颗粒均匀分布，颗粒间充满流体，无颗粒与流体的集聚状态，此时已具有一些流体特性。

这种反应床层叫做散式流化床。

3．什么叫鼓泡床?随着气速增长，固体颗粒脱离接触，但流化介质气体出现集聚相——称为气泡。

此时由于气泡在床层表面处破裂，将部分颗粒带到表面稀相空问，出现床层表面下的密相区与床层表面上稀相空问的稀相区，此时稀相区内含颗粒量较少。

4．什么叫湍动床?气速增大到一定限度时，由于气泡不稳定性而使气泡分裂产生更多小气泡，床层内循环加剧，气泡分布较前为均匀，床层由气泡引起的压力波动减小，表面夹带颗粒量大增。

床层表面界面变得模糊不清，但床层密度与固体循环量无关。

在稀相空间的稀相区内由于颗粒浓度增大，在细粉颗粒较多时出现固体颗粒聚集现象也称絮团。

工业上流化床再生器属此种。

5．什么叫快速床?气速再增大使密相床层要靠固体循环量来维持，若无固体循环量，密相床层就全被气体带走。

气体夹带固体达到饱和夹带量，此时已达到快速床。

在快速床阶段密相出现大量絮团的颗粒聚集体，密相床层密度与循环量有密切关系。

催化裂化装置中的烧焦罐操作就属于快速床。

6．什么叫输送床?靠循环量也无法维持床层，已达到气力输送状态，称为输送床。

提升管反应器就属于输送床流化。

7．催化裂化装置的流态化系统可以分为哪几种?催化裂化装置的反应一再生系统是一个典型的广义循环流态化系统。

循环流态化系统可分为鼓泡床流态化、湍动床流态化、快速床流态化、密相气力输送及稀相气力输送。

8．高速流化床的特点是什么?高速流化床的特点是：(1)在高速流化床中，床层的底部由于催化剂被加速，滑落系数增大，催化剂的密度高于上部。

在床层的中部，催化剂的密度基本上不随高度变化。

在床层的顶部，密度略有下降。

在高速床中不存在稀密相的分层现象，随着设备高度的增加，加速段和顶部所占的比例减少，在整个高速床内，密度将更趋于均匀。

(2)床层密度与线速有关，也与催化剂循环强度密切有关。

在一定线速下，随着进入烧焦罐的催化剂量增加，分界面的高度上升，催化剂密度增大，使带出烧焦罐的催化剂量相应增加。

(3)当进入烧焦罐的催化剂量不变时，随着线速的增加，气体把催化剂带出烧焦罐的能力增加，床层密度的变化出现三个区域：高密度区、低密度区和过渡区。

过渡区的床层密度随气速的稍微增加而突然下降。

(4)随着气体速度增加，气泡变小，当气体速度超过10倍的带出速度后，气泡变得很小，甚至消失。

在这种底部进料、顶部排料的设备中，气泡变小就意味着固体返混变弱。

因此，在高速度区的气体流动具有相当程度的活塞流的特性，气速越高，其活塞流程度也越高。

9．什么叫稀相输送?当流化介质速度较大时，固体颗粒开始带出。

随着流化介质速度增大，颗粒夹带也愈多。

这时空隙率增大，压降下降。

固体颗粒在流体中形成悬浮状态的稀相，并与流体从流化床中一起夹带出去，这个阶段就叫做气流输送阶段，也叫做稀相输送。

姆 10．密相输送的原理是什么?密相输送的原理：密相输送时，颗粒是在少量气体松动的流化状态下进行集体运动，并不靠气体使它加速，固体的移动是靠静压差来推动的。

在高低并列式提升管催化裂化装置中，利用斜管进行催化剂输送，就是依靠静压差。

催化剂流动的推动力由斜管内料柱的静压头形成，以克服催化剂在斜管中的流动阻力和两器的压差。

姆 11．什么叫起始流化速度?当流速增加到流体经过床层的压降和床层单位面积的重量相等时，整个床层的固体颗粒就变为被流体所支承，不再是静止状态，床层开始流化。

这时的流体速度，叫做起始流化速度(u。

f)。

留 12．什么叫起始气泡速度?流化床中，当流速增加到床层开始出现气泡，进入鼓泡床流化状态时的流体速度，叫做起始气泡速度(U mb)。

13．什么叫颗粒带出速度?当流体的速度增大到超过颗粒的自由沉降速度时，如果没有固体颗粒补充进去，则床层内的固体颗粒将逐渐被流体全部带走。

和固体颗粒自由沉降速度相等的流体速度，就叫做颗粒带出速度，也称终端速度。

14．什么叫噎塞速度?它和什么有关?气一固悬浮物在管道中垂直向上流动时，管道中密度太大，气流已不足以支持固体颗粒，因而出现腾涌的最大气体速度叫做噎塞速度。

噎塞速度的数值主要决定于催化剂的筛分组成、颗粒密度等物性。

此外，管内固体质量速度或管径越大，噎塞速度也越高。

防 15．鼓泡床与湍动床流化性能的共同特性是什么?鼓泡床与湍动床流化性能的共同特性是：(1)当流速大于起始气泡速度时，在床层内出现气泡。

除去起始气泡速度的气体使床层呈现散式流化外，超过起始气泡速度的剩余气量在床层内以气体聚集相——气泡相存在，气泡相外为散式流化的乳化相。

鼓泡床与湍动床层内都具有气泡相与乳化相两相共存，气泡与乳化相各自有其独特的行为。

(2)气泡在床层内由分布器形成，气泡在床层内依靠浮力由下向上运动，气泡在床层界面处破裂。

气泡破裂时将床层内的颗粒向稀相空间喷溅，并且稀相空间的气流将喷溅的颗粒携带向上，形成颗粒浓度较稀的稀相空问，此空间称为稀相区。

相对于稀相区的床层被称为密相区，有时也称为密相床层。

因此，鼓泡床与湍动床是稀、密两相区共存。

(3)由于气体分布器口流出的气流受分布器结构的影响，从分布器El喷射出的气流形式与床层气流形式有较大的差异，形成分布器作用区。

因此，密相床层可以分为分布器作用区与气泡、乳化相两相区。

16．鼓泡床与湍动床流化性能的区别是什么?鼓泡床与湍动床流化性能的区别是：(1)湍动床内气泡直径较小，分布甚密，气泡边界较为模糊或不规则。

(2)与鼓泡床不同，湍动床的气泡尺寸几乎不随气速而变。

在增加气速时，只发现气泡数迅速增加。

(3)湍动床气泡直径与床高几乎无关。

(4)湍动床与鼓泡床不同，在密相内是不均匀的，具有“粒子束”的结构。

粒子束具有大颗粒的某些性质。

湍动床颗粒夹带量远比预计值小。

17．散式流化床流态化的特征是什么?散式流化床流态化的特征是：(1)在散式流化床中，颗粒与颗粒之间已脱离相互接触，颗粒间充满流化介质(在气一固流化中为气体)，形成颗粒悬浮状态。

(2)流化介质气体在颗粒间隙中流动，并无聚集状态，具有平稳的床层界面。

(3)空隙率随气体的表观速度增加而增加，床层压降为定值。

(4)流态化后的流化床层具有某些流体的性能特征，如易于流动，充满容器等流体性能。

18．什么叫催化剂滑落?什么叫滑落系数?对于一个气／固垂直管道输送系统，催化剂颗粒是被流化介质带上去的，它的上行速度总是比气体的速度低，这种现象叫做催化剂的滑落。

而气体线速与催化剂线速之比，叫做滑落系数。

19．什么叫催化剂的骨架密度、颗粒密度和堆积密度?颗粒骨架本身所具有的密度，即颗粒的质量与骨架实体所占体积之比叫做催化剂的骨架密度，又称真实密度。

把微孔体积计算在内的单个颗粒的密度，叫做催化剂颗粒密度。

催化剂堆积时，把微孔体积和颗粒间的空隙体积计算在内的密度叫做催化剂的堆积密度。

按测定方法的不同又可分成三种情况：(1)松动状态。

催化剂装入量筒内经摇动后，待催化剂刚刚全部落下时，立即读取的体积所计算得到的密度，叫做充气密度或疏松密度。

(2)沉降状态。

上述量筒中的催化剂静置2min后，由读取的体积计算所计算得到的密度，叫做沉降密度或自由堆积密度。

(3)密实状态。

将量筒中的催化剂在桌子上振动数次至体积不再变时，由读取的体积所计算得到的密度，叫做压紧密度或紧密堆积密度。

20．什么叫催化剂的孔体积?单位质量催化剂所含有的空隙体积称为孔体积。

通常是以1g 催化剂上所有孔隙的体积来表示。

测定方法有水滴测定法和 四氯化碳吸附法两种。

水滴测定法的测定值大于四氯化碳吸附法 测定值，其关系为：——以四氯化碳吸附法测得的孔体积；——以水滴定法测得的孔体积。

21．什么叫催化剂的比表面积? 单位质量催化剂内外表面积之和，叫做催化剂的比表面积。

新鲜催化剂的比表面积一般为300mZ ／g ，有的甚至高达500～ 700m 2／g ；平衡催化剂的比表面积约为100m 2／g 左右。

22．什么叫催化剂的平均孔径?催化剂的孔体积与比表面积的比值称为平均孔径，用米 表示。

平均孔径 = V 孔 / S A式中V 孔——催化剂的孔体积，ml/g ；S A ——催化剂的比表面积，m 2／g 。

新鲜催化剂的孔径约为4.0——8.0*10-9m 。

在使用过程中，催化剂受高温及水蒸气的影响，孔径增大到9.0——12.5*10-9m 。

23．什么叫催化剂的选择性?将进料转化为目的产品的能力，称为选择性。

一般常用目的 产物产率(汽油或汽油加柴油)和转化率之比，或以目的产物与非 目的的产物(焦炭)的产率之比来表示。

24．什么叫催化剂的污染指数?式中污染指数表示催化剂被重金属污染的程度。

其定义是：25．什么叫催化剂的磨损指数?将一定量的微球催化剂放在特定的仪器中，用高速气流冲击4h后，所生成的小于15μm的细粉重量占大于15μm的催化剂重量的百分数即为磨损指数。

26．什么叫催化剂的微反活性?采用微型反应器来评价分子筛催化剂的活性，称为微反活性测定法，它测得的活性数据就是分子筛催化剂的微反活性。

石油化工科学研究院建立的微反活性测定方法的操作条件如下：跑损的水分以及挥发性盐分的量。

28. 催化裂化催化剂的主要性能是什么？活性、比表面、选择性、稳定性、抗重金属能力、粒度分布、抗磨损性能七个方面。

32．催化裂化新鲜催化剂的物理性质分析有哪些?催化裂化新鲜催化剂的物理性质分析包括：粒度、比表面积、孔体积、密度和磨损指数。

33．催化裂化平衡催化剂的物理性质分析有哪些?催化裂化平衡催化剂的物理性质分析包括：粒度、比表面积、孔体积和密度。

34．什么叫催化剂热崩?它和什么因素有关?水碰到高温催化剂迅速汽化，而使催化剂颗粒崩裂的现象叫做催化剂热崩。

它主要和再生温度、补人再生器的新鲜催化剂中含水量、反应一再生系统蒸汽含水量及稀相喷水有关。

35．催化剂活性过高有什么不好?催化剂活性越高，转化率就越高。

随着转化率的提高，汽油的选择性急剧下降，而生成了大量的气体和焦炭。

大量的气体将使原设计的气压机、吸收稳定系统以及气体处理装置超负荷运行，甚至严重破坏平稳操作，损坏设备。

大量的焦炭将增加再生器的焦炭负荷，这样就会受到主风机功率和再生温度的限制。

由于主风机的限制，就必须降低进料量，这样虽然提高了转化率，但降低了汽油的净产量。