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2019/10/3炼油工艺学1第五节渣油催化裂化2019/10/3炼油工艺学2我国以常压重油为裂化原料具有以下有利条件①我国常压重油饱和烃含量高，胶质含量较多，而芳烃和沥青质则较少，具体反映在H/C较高，残炭值较低，有利于提高轻质油收率，降低焦炭产率；②重金属如镍和钒的含量较低，特别是钒含量很少，有利于减轻催化剂的污染；③硫含量较低，有利于提高产品质量2019/10/3炼油工艺学3一、渣油催化裂化的主要技术困难1．原料与瓦斯油的差异①重油不仅分子量大，而且芳烃、尤其是稠环芳烃含量高，残碳含量高、胶质和沥青质含量高；②Ni、V、Fe、Cu等重金属含量高；③重油中含S、N的化合物较多；④馏程变重，粘度大，原料的汽化性能下降，因此渣油催化裂化是一个汽-液-固三相催化反应过程⑤作为微孔孔经只有8～9埃的分子筛来说，渣油中所含有的胶质、沥青质分子团(25～300埃)是不可能进入分子筛催化剂的内表面进行催化裂化反应的，需要在催化剂载体上预裂化2019/10/3炼油工艺学4渣油和瓦斯油组成对比大庆胜利减压瓦斯油残炭值，w%0.230.29含镍量，ppm0.020.2～0.4常压重油残炭值，w%4.78.5含镍量，ppm4.839.22019/10/3炼油工艺学52.以重油为裂化原料时会遇到以下技术困难①焦炭产率高原因是：a.重油的H/C比较低，含稠环芳烃多，胶质沥青质含量高；b.原料在反应器中只能部分汽化，有相当一部分不能汽化,以液相吸附在催化剂上b.重金属污染催化剂。引起一系列的问题，主要有：a.再生器烧焦负荷大b.焦炭产率过高，会大大破坏装置的热平衡c.装置能耗增大。技术关键之一：减少生焦，提高再生效率2019/10/3炼油工艺学6②金属污染催化剂钠：具有碱性；与钒形成共熔体镍：脱氢催化剂钒：脱氢作用；破坏催化剂的基体金属污染催化剂的后果：a.焦炭产率高，轻油收率下降；b.氢气产率上升，干气密度下降；c.产品中含S、N量高技术关键之二：控制金属对催化剂的污染和提高催化剂本身的抗污染能力2019/10/3炼油工艺学7③产品质量差安定性和腐蚀性④减压渣油的沸点高，有相当大的一部分难于汽化⑤催化剂孔径为0.8～1.0nm,渣油大分子难于进入催化剂的微孔⑥污染环境如何提高产品质量提高进料温度和雾化状况至关重要技术关键之三：开发研制合适的渣油裂化催化剂2019/10/3炼油工艺学8二、重油催化裂化技术的进展1．重油裂化催化剂的开发面临的挑战：①金属量(Ni、V)的增加；②高积炭导致高再生温度；③高沸点大分子组分的转化；④大量增加的NOX、SOX对环境造成的污染2019/10/3炼油工艺学9对重油裂化催化剂应有如下几条要求：①能抵制金属毒物Ni、V等；②高温再生温度下的水热稳定性好；③高金属含量条件下，选择性好；④对大分子组分有高的裂化活性；⑤成本要低2019/10/3炼油工艺学10降低分子筛内扩散限制，提高大分子组分裂化活性的措施:①减小催化剂颗粒直径，增加外表面积②将具有一定活性的大孔径担体和分子筛联合使用2019/10/3炼油工艺学11对重油裂化的抗金属污染催化剂，具有下列共同特征:①微孔孔径大，孔体积和比表面积小。②水热稳定性好，催化剂中分子筛含量较高，而且有些还用了H-Y型超稳分子筛。③有些牌号的催化剂含有1～2%的TiO2，但它们所起的作用尚不十分清楚。④针对硫含量高发展了有硫转移作用的催化剂2019/10/3炼油工艺学122．金属钝化剂主要有锑、硼、锡、铋、铟等元素的化合物，但锑的毒性很大使用金属钝化剂可以降低焦炭产率2019/10/3炼油工艺学133．工艺技术（1）组合工艺（2）与减压瓦斯油催化裂化工艺相似，主要使用改进的催化剂（3）采用新的设计思路（喷嘴、汽提段等）；（4）采用两段裂化技术（5）还有强化再生效率的技术，再生器内取热和外取热技术等2019/10/3炼油工艺学144．重油催化裂化(RFCC)操作的主要技术措施(1).快速终止二次反应的技术(2).原料高度雾化技术（3）提升管反应器采用高温短停留时间操作(4).采用新型高效的旋风分离器(5).气体预提升技术（6）采用小回炼比、外甩油浆操作，降低焦炭产率(7).强化再生过程。比如用带预混管的烧焦罐式再生器（8）采用金属钝化剂，拟制重金属对催化剂的污染2019/10/3炼油工艺学15小结催化裂化装置的原料：重质馏分油，主要是直馏减压馏分油，焦化重馏分油；还有减压渣油、脱沥青的减压渣油、加氢处理重油等催化裂化的产品特点：气体、汽油、柴油、焦炭催化裂化的主要反应（分解、氢转移、异构化、芳构化、脱氢缩合等）、石油馏分催化裂化反应的特点（2条）影响催化裂化反应速度的主要因素：原料性质、反应温度、反应压力、反应时间、回炼比、催化剂活性和剂油比等2019/10/3炼油工艺学16小结催化裂化装置的工艺流程包括反应再生系统、分馏系统、吸收稳定系统和再生烟气的能量回收系统提升管催化裂化装置的类型：高低并列式、同轴式、同高并列式。反再流程、保证反再系统正常操作的技术关键几个基本概念：单程转化率和总转化率、剂油比、空速、回炼比、藏量、停留时间等2019/10/3炼油工艺学17小结催化裂化分馏塔的特点：进料是带有催化剂粉尘的过热油气，分馏塔底部设有脱过热段。全塔剩余热量较多，一般设有多个循环回流（顶循环回流、一中循环回流、二中循环回流和塔底油浆循环回流）。塔顶回流采用循环回流而不用冷回流。吸收稳定系统的作用：利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气（≤C2）、液化气（C3、C4）和蒸汽压合格的稳定汽油。2019/10/3炼油工艺学18小结催化裂化的催化剂：组成、类型、特征、物性表征、催化性能表征（活性、稳定性、选择性、污染性能等）。催化剂的失活原因（水热、结焦、污染等）影响催化剂再生反应速度的主要因素（再生温度、再生压力、催化剂含碳量和类型等）。渣油催化裂化的特点、技术困难和措施