催化裂化

描述：

催化裂化工藝產生于20世紀40年代，是煉油廠提高原油加工深度的一種重油輕質化的工藝。???催化裂化技術的發展密切依賴于催化劑的發展，有了微球催化劑，才出現了流化床催化裂化裝置；分子篩催化劑的出現，才發展了提升管催化裂化，選用適宜的催化劑對于催化裂化過程的產品產率、產品質量以及經?濟效益具有重大影響。催化裂化裝置通常由三大部分組成，即反應——再生系統、分餾系統和吸收穩定系統。其中反應——再生系統是全裝置的核心大分子烴類在熱作用下發生裂化和縮合。采用合成硅酸鋁催化劑:一種是無定形硅酸鋁型，另一種是沸石型。通常固定床催化裂化用的是低活性的。是石油二次加工的主要方法之一。在高溫和催化劑的作用下使重質油發生裂化反應，轉變為裂化氣、汽油和柴油等的過程。主要反應有分解、異構化、氫轉移、芳構化、縮合、生焦等。與熱裂化相比，其輕質油產率高，汽油辛烷值高，柴油安定性較好，并副產富含烯烴的液化氣。近幾年來分子篩裂化催化劑采用硅溶膠或鋁溶膠等粘結劑，把分子篩、高嶺土粘結在一起，制成高密度、高強度的新一代半合成分子篩催化劑，所用分子篩除稀土-y型分子篩外，還有超穩氫-y型分子篩等。反應改在管式反應器中進行，稱為提升管催化裂化(riser catalytic cracking)。反應機理與按自由基反應機理進行的熱裂化不同，催化裂化是按碳正離子機理進行的，催化劑促進了裂化、異構化和芳構化反應，裂化產物比熱裂化具有更高的經濟價值，氣體中C3和C4較多，異構物多;汽油中異構烴多，二烯烴極少，芳烴較多。其主要反應包括:①分解，使重質烴轉變為輕質烴;②異構化;③氫轉移;④芳構化;⑤縮合反應、生焦反應。異構化和芳構化使低辛烷值的直鏈烴轉變為高辛烷值的異構烴和芳烴。工藝流程催化裂化的流程主要包括三個部分:①原料油催化裂化;②催化劑再生;③產物分離。原料噴入提升管反應器下部，在此處與高溫催化劑混合、氣化并發生反應。反應溫度480~530℃,壓力0.14~0.2MPa(表壓)。反應油氣與催化劑在沉降器和旋風分離器(簡稱旋分器)，分離后，進入分餾塔分出汽油、柴油和重質回煉油。裂化氣經壓縮后去氣體分離系統。結焦的催化劑在再生器用空氣燒去焦炭后循環使用，再生溫度為600~730℃。反應部分原料經換熱后與回煉油混合經對稱分布物料噴嘴進入提升管，并噴入燃油加熱，上升過程中開始在高溫和催化劑的作用下反應分解，進入沉降器下段的氣提段，經汽提蒸汽提升進入沉降器上段反應分解后反應油氣和催化劑的混合物進入沉降器頂部的旋風分離器(一般為多組)，經兩級分離后，油氣進入集氣室，并經油氣管道輸送至分餾塔底部進行分餾，分離出的催化劑則從旋分底部的翼閥排出，到達沉降器底部經待生斜管進入再生器底部的燒焦罐。再生部分再生器階段，催化劑因在反應過程中表面會附著油焦而活性降低，所以必須進行再生處理，首先主風機將壓縮空氣送入輔助燃燒室進行高溫加熱，經輔助煙道通過主風分布管進入再生器燒焦罐底部，從反應器過來的催化劑在高溫大流量主風的作用下被加熱上升，同時通過器壁分布的燃油噴嘴噴入燃油調節反應溫度，這樣催化劑表面附著的油焦在高溫下燃燒分解為煙氣，煙氣和催化劑的混合物繼續上升進入再生器繼續反應，油焦未能充分反應的催化劑經循環斜管會重新進入燒焦罐再次處理。最后煙氣及處理后的催化劑進入再生器頂部的旋風分離器進行氣固分離，煙氣進入集氣室匯合后排入煙道，催化劑進入再生斜管送至提升管。催化劑主要成分為硅酸鋁，起催化作用的是其中的酸性活性中心(見固體酸催化劑)。移動床催化裂化采用硅酸鋁管5mm小球形催化劑。流化床催化裂化早期所用的是粉狀催化劑，活性、穩定性和流化性能較差。40年代起，開發了微球形(40~80μm)硅鋁催化劑，并在制備工藝上作了改進，70年代初期，開發了高活性含稀土元素的 X型分子篩硅鋁微球催化劑。70 年代起, 又開發了活性更高的Y型分子篩微球催化劑(見石油煉制催化劑)。使用分子篩催化劑時，為了使煉廠產品方案有一定的靈活性，可根據市場需要改變操作條件以得到最大量的汽油、柴油或液化氣。