响催化裂化反应深度的主要因素
㈠ 几个基本概念
1、转化率 在催化裂化工艺中,往往要循环部分生成油、也称回炼油。在工业上采用回炼操作是为了获得较高 的轻质油产率。因此,转化率又有单程转化率和总转化率之别。
2、空速和反应时间 每小时进入反应器的原料量与反应器内催化剂藏量之比称为空速。
空速的单位为时-1,空速越高,表明催化剂与油接触时间越短,装置处理能力越大。
在考察催化裂化反应时,人们常用空速的倒数来相对地表示反应时间的长短。
3、剂油比 催化剂循环量与总进料量之比称为剂油比,用C/O表示:
在同一条件下,剂油比大,表明原料油能与更多的催化剂接触。
㈡ 影响催化裂化反应深度的主要因素
影响催化裂化反应转化率的主要因素有:原料性质、反应温度、反应压力、反应时间。
1、原料油的性质 原料油性质主要是其化学组成。原料油组成中以环烷烃含量多的原料,裂化反应速度较快, 气体、汽油产率比较高,焦炭产率比较低,选择性比较好。对富含芳烃的原料,则裂化反应进行缓慢,选择性 较差。另外,原料油的残炭值和重金属含量高,会使焦炭和气体产率增加。
2、反应温度 反应温度对反应速度、产品分布和产品质量都有很大影响。在生产中温度是调节反应速度和转化 率的主要因素,不同产品方案,选择不同的反应温度来实现,对多产柴油方案,采用较低的反应温度(450℃~4 70℃),在低转化率高回炼比下操作。对多产汽油方案,反应温度较高(500℃~530℃); 采用高转化率低回炼 比。
3、反应压力 提高反应压力的实质就是提高油气反应物的浓度,或确切地说,油气的分压提高,有利于反应速 度加快。提高反应压力有利于缩合反应,焦炭产率明显增高,气体中烯烃相对产率下降,汽油产率略有下降, 但安定性提高。提升管催化裂化反应器压力控制在0.3MPa ~0.37MPa。
4、空速和反应时间 在提升管反应器中反应时间就是油气在提升管中的停留时间。 图3-5表示提升管催化裂化 的反应时间与转化率的关系。由图可见,反应开始阶段,反应速度最快,1秒后转化率的增加逐渐趋于缓和。反 应时间延长,会引起汽油的二次分解,同时因为分子筛催化剂具有较高的氢转移活性,而使丙烯、丁烯产率降 低。提升管反应器内进料的反应时间要根据原料油的性质,产品的要求来定,一般约为1秒~4秒。
重油催化裂化
重油催化裂化(residue fluid catalytIC cracking,即RFCC)工艺的产品是市场极需的高辛烷值汽油馏 分,轻柴油馏分和石油化学工业需要的气体原料。由于该工艺采用了分子筛催化剂、提升管反应器和钝化剂等 ,使产品分布接近一般流化催化裂化工艺。但是重油原料中一般有30%~50%的廉价减压渣油,因此,重油流化 催化裂化工艺的经济性明显优于一般流化催化工艺,是近年来得到迅速发展的重油加工技术。
㈠ 重油催化裂化的原料
所谓重油是指常压渣油、减压渣油的脱沥青油以及减压渣油、加氢脱金属或脱硫渣油所组成的混合油。典 型的重油是馏程大于350℃的常压渣油或加氢脱硫常压渣油。与减压馏分相比,重油催化裂化原料油存在如下特 点:① 粘度大,沸点高;② 多环芳香性物质含量高;③ 重金属含量高;④ 含硫、氮化合物较多。因此,用 重油为原料进行催化裂化时会出现焦炭产率高,催化剂重金属污染严重以及产物硫、氮含量较高等问题。
㈡ 重油催化裂化的操作条件
为了尽量降低焦炭产率,重油催化裂化在操作条件上采取如下措施:
1、改善原料油的雾化和汽化 由于渣油在催化裂化过程中呈气
液相混合状态,当
液相渣油与热催化剂接触时, 被催化剂吸附并进入颗粒内部的微孔,进而裂化成焦炭,会使生焦量上升,催化活性下降。因此可见,为了减 少催化剂上的生焦量,必须尽可能地减少
液相部分的比例,所以要强化催化裂化前期过程中的雾化和蒸发过程 ,提高气化率,减少液固反应。
2、采用较高的反应温度和较短的反应时间 当反应温度提高时,原料的裂化反应加快较多,而生焦反应则加快 较少。与此同时,当温度提高时,会促使热裂化反应的加剧,从而使重油催化裂化气体中C1、C2增加,C3、C4 减少。所以宜采用较高反应温度和较短的反应时间。
㈢ 重油催化裂化催化剂
重油催化裂化要求其催化剂具有较高的热稳定性和水热稳定性,并且有较强的抗重金属污染的能力。所以 ,目前主要采用Y型沸石分子筛和超稳Y型沸石分子筛催化剂。
㈣ 重油催化裂化工艺
1、重油催化裂化工艺与一般催化裂化工艺的异同点 两工艺既有相同的部分,亦有不同之处,完全是由于原料 不同造成的。不同之处主要表现在,重油催化裂化在进料方式、再生系统型式、催化剂选用和SOX排放量的控制 方面均不同于一般的催化裂化工艺;在取走过剩热量的设施,产品处理、污水处理和金属钝化等方面,则是一 般催化裂化工艺所没有的。但在催化剂的流化,输送和回收方面,在两器压力平衡的计算方面,两者完全相同 。在分馏系统的流程和设备方面,在反应机理、再生机理、热平衡的计算方法和反应—再生系统的设备上两者 基本相同。
2、重油催化裂化工艺 重油催化裂化工艺主要由HOC(heavy oil cracking)工艺、RCC(reduced crude oil conversion,常压渣油转化)工艺、Stone &Webster工艺和 ART(asphalt resid treating 沥青渣油处理)工艺 等,其中最典型的工艺为Stone &Webster 流化催化裂化工艺。
从加热炉或换热器出来的原料经大量的蒸汽和喷嘴雾化后,进入输送管,与从再生器来的热再生催化剂混合,然后一道进入提升管反应器的催化剂床层进行反应,由此生成的
气相产物经旋风分离器脱除其中的催化剂后进入分馏系统,分成干气(C1~C2)、液化气(C3~C4)、汽油、轻柴油(国外称轻瓦斯油)、重柴油(国外称重瓦斯油)和澄清油等。所生成的多碳粘稠产物附于催化剂上,随催化剂向下经汽提段,逐渐变成焦炭;附有焦炭的催化剂离开汽提段后,进入再生器再生。再生采用两个互相独立的再生器进行两段再生。前一再生器控制在高的CO/CO2比下操作,焦炭中的绝大部分氢和一部分碳在此被烧掉,从而为后一再生器在无水存在的情况和高温下操作而不致使催化剂严重减活创造条件。后一再生器可在有利于完全再生的强化条件(温度达750℃)下操作。两个再生器的烟气分别通过各自的旋风分离器排出。该工艺是热平衡式的,所以,不需要象其他工艺那样有取热设施。采用该工艺的工业装置在我国镇海炼油厂、武汉炼油厂、广州炼油厂、长岭炼油厂、南京炼油厂都已相继投产。
催化重整
催化重整是最重要的炼油过程之一。“重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构,而不改变分子大小的加工过程。重整过程是在催化剂存在之下进行的。采用铂催化剂的重整过程称铂重整,采用铂铼催化剂的称为铂铼重整,而采用多金属催化剂的重整过程称为多金属重整。催化重整是石油加工过程中重要的二次加工方法,其目的是用以生产高辛烷值汽油或化工原料¾––芳香烃,同时副产大量氢气可作为加氢工艺的氢气来源。下面介绍催化重整的工艺要求和工业装置。