3催化裂化过程.ppt

* 催化剂的作用： （1）促进化学反应，提高反应器的处理能力 催化剂能使反应活化能降低，提高反应速率，如石油馏分热裂化反应的活化能约为210～293kJ/mol，而催化裂化反应其活化能降至42～125 kJ/mol，从而大大提高反应速率。 第三节 催化裂化催化剂 （2）选择性地促进某些反应 裂化催化剂不仅提高了分解、芳构化等反应的速率，也提高了异构化、氢转移反应的速率。 不仅提高了装置的处理能力而且改善了产品性质，如汽油的辛烷值高、安定性好。 一、催化剂的组成与结构 1、无定形硅酸铝催化剂 如天然活性白土、人工合成硅酸铝，主要化学成分是氧化硅、氧化铝和水。 合成硅酸铝又分为低铝和高铝两种，低铝硅酸铝含氧化铝10～13％，高铝硅酸铝含氧化铝约25％。 无定形硅酸铝催化剂具有许多大小不一的微孔，平均孔径4～7nm，比表面积500～700m2/g。 硅酸铝的催化活性来源于其表面的酸性。 2、分子筛催化剂－结晶型硅酸铝 与无定型硅酸铝相比，分子筛具有更高的选择性、活性和稳定性。 分子筛催化剂的化学组成可以用通式表示： Mx/n[（AlO3）X（SiO2）Y] ·2H2O 式中符号： M—分子筛中可交换的金属阳离子； n—金属离子的原子价（Na+1.Ca+2，稀土RE+3）； x，y—表示结构中各元素的原子数； z—结晶水的分子数。 分子筛是具有晶格结构的硅酸铝盐，也称沸石，具有很大的内表面，新鲜分子筛的比表面600～800m2/g。 它具有稳定的、均一的微孔结构，孔径大小为分子大小数量级。 按组成和晶体结构分为多种类型，如4A、5A、X、Y、丝光沸石。 应用于催化裂化的主要是Y型分子筛。 Y型分子筛的单元晶胞结构 削角八面体－八面沸石笼－十二员环孔道 孔道平均直径0.8-0.9nm 人工合成的分子筛是含Na+离子的分子筛，这种分子筛是没有活性的，只有Na+通过离子交换的方式与其它阳离子置换后的X型、Y型催化剂，才具有很高的活性。 3、分子筛催化剂的活性 分子筛催化剂活性高的原因： 沸石分子筛的酸性中心浓度较高； 沸石分子筛的微孔结构吸附能力强，导致酸性中心附近的反应物浓度较高； 沸石分子筛的微孔穴中有电场会使C-H键极化而促进正碳离子的生成和反应。 分子筛由质子酸和非质子酸形成的酸性中心密度比无定型硅酸铝大的多，活性比无定型硅酸铝催化剂高的多，某些高出近万倍，难以工业应用。 工业分子筛中只含10～35％的纯分子筛，其余是起稀释作用的担体和粘结剂。 4、担体（低铝硅酸铝和高铝硅酸铝）的作用： 提高分子筛的稳定性； 热量储存和传递，热载体； 增强催化剂的机械强度； 降低催化剂成本。 对重油催化裂化有重要作用，先使大分子在担体表面适度裂化，生成的较小分子再进入分子筛继续反应；担体能容纳易生焦的重胶质、沥青质，对分子筛起保护作用。 二、工业用分子筛催化剂的种类 工业上用做催化剂的有三种： REY型、USY型和REHY型分子筛。 1、REY（稀土）型分子筛 以稀土金属离子置换Na+，我国主要用于直馏瓦斯油的催化裂化，条件比较缓和。 裂化活性高、水热稳定好、汽油收率高；焦炭和气体的产率也高；汽油的辛烷值低； 因为酸性中心多，氢转移反应能力强。 2、USY（超稳）型分子筛： 经脱铝稳定化处理的Y型分子筛。 有较高的硅铝比、较小的晶胞常数，结构稳定性提高、耐热和化学稳定性增强。 酸性中心减少，降低了氢转移反应活性，产物中稀烃增多，汽油的辛烷值提高、焦炭产率少。 选择性提高，酸性中心少，裂化活性低。 3、REHY（稀土氢）型分子筛： H+部分取代了RE3+的交换量，兼顾了REY型分子筛和H型分子筛的特点，具有较高的活性和稳定性，选择性提高。 选择裂化催化剂的原则： 掺炼渣油比