01必威体育精装版小型提升管催化裂化实验讲解.doc

小型提升管催化裂化试验 一、实验目的 1、了解催化裂化在石油加工过程中的重要性； 2、了解催化裂化的基本原理； 3、了解实验装置及流程，掌握基本操作； 4、学会实验数据的记录及处理方法。 二、实验原理 从石油中用简单的蒸馏方法获得的汽、煤、柴油轻质燃料，在质和量两方面均不能满足人们的需要。因此，往往需将石油中的重质馏分通过催化剂的作用，在一定的温度条件下经一系列化学反应转化为轻质油品。催化裂化是重油轻质化的一个主要炼油工艺。由于轻质油的需求量大，价值高，工艺装置的建设投资相对较低，规模又较大，经济效益好，所以受到极大重视，在炼油工业中占有极其重要的地位。 催化裂化反应是在催化剂表面上进行的，属于“气—液—固”非均相催化反应。原料进入反应器后经过以下七个步骤才变成产品离开催化剂。 第一步，原料分子从主气流中扩散到催化剂表面；（外扩散） 第二步，原料分子沿催化剂孔道向催化剂内部扩散；（内扩散） 第三步，靠近催化剂表面的原料分子被催化剂活性中心吸附，原料分子变得活泼，某些化学键开始松动；（吸附、活化） 第四步，被吸附的原料分子在催化剂表面发生化学反应；（反应） 第五步，产品分子从催化剂表面上脱附下来；（脱附） 第六步，产品分子沿催化剂孔道向外进行扩散；（内扩散） 第七步，产品分子扩散到主气流中去。（外扩散） (一)催化裂化的化学反应 催化裂化过程中的化学反应并不是单一的裂化反应，而是多种化学反应同时进行。 1、裂化反应 催化裂化过程中的主要反应是裂化反应，即C－C键断裂，其反应速度较快，如： CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3(CH2=CH-CH3+CH3CH2CH2CH3 (正庚烷) (丙烯) (丁烷) (乙基环戊烷) (2－乙基戊烯－1) (异丁基苯) (苯) (异丁烯) 2、异构化反应 异构化反应是催化裂化的重要反应，它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生结构和空间位置的变化。异构化反应有以下几种情况： ①骨架异构化，如： (二甲基环戊烷) (甲基环已烷) (正丁烷) (异丁烷) (丁烯－1) (异丁烯) ②双键位移，如： (丁烯－1) (丁烯－2) ③双键空间结构变化，如： (顺丁烯－2) (反丁烯－2) 3、氢转移反应 某一烃分子上的氢脱下来，立即加到另一个烃分子上。如： (甲基环已烷) (甲基环已烯) (正丁烷) 伴随着氢转移的反应便是大分子烯烃、环烷烃和芳烃的缩合反应，其反应结果是这些大分子不断放出氢，最终变成焦炭，沉积在催化剂表面上，使催化剂活性降低。这些焦炭的实验式在CH1.6—CH0.46之间。 4、芳构化反应 芳构化反应是烷烃、烯烃环化生成环烷烃及环烯烃，然后进一步进行氢转移反应，不断放出氢原子，最后生成芳烃的反应过程。由于芳构化反应，使其汽油、柴油含芳烃量较多。如： (庚烯－2) (甲基环已烷) (甲苯) 催化裂化反应除了以上四类外，还有甲基转移反应、叠合反应和烷基化反应。 （二）再生的化学反应及反应热 焦炭的主要成分是碳和氢，一般焦炭的含氢量为8－12％(wt)。在再生器中烧去的焦炭包括三个部分：催化炭——裂化反应产生的缩合产物，附加炭——原料本身所固有的残炭转化生成的碳；可汽提炭——因汽提不完全而残留在催化剂微孔内的油气。 焦炭燃烧的主要化学反应式如下： C+O2(CO2 放热：33913KJ/Kg-Carbon C+1/2O2(CO 放热：10258KJ/Kg-Carbon 2H+1/2O2(H2O 放热：119742KJ/Kg-Hydrogen 三、实验装置 采用RU-II小型提升管催化裂化试验装置 四、原料和催化剂 1、实验原料 大庆减压馏分油(即蜡油)，其性质见表1。 表1 原料油的性质 分 析 项 目 减 压 馏 分 油 密 度（g/mL） 0.8591 馏 程 HK/2％ ℃ 353 10％ ℃ 375 30％ ℃ 395 50％ ℃ 403 70％ ℃ 410 90％ ℃ 418 KK/97％ ℃ 425 350℃/500℃馏出 残 炭 (wt％) 0.09 粘 度100/20℃ (mm2/s) 5.11 2、XP-800+XP-750，厂家：美国Grace Davison，其性质及组成见表2、表3。 表2 催化剂的性质 定炭 活性 孔体积 骨架密度 充气密度 沉降密度 压