渣油催化裂化催化剂讲座.ppt

渣 油 催 化 裂 化 催 化 剂 导师: 刘中民 学生: 刘 姝 目 录 催化裂化掺炼渣油的背景 渣油催化裂化面临的问题 渣油催化裂化催化剂的组成和功能 催化裂化催化剂的发展方向 催化裂化原料掺炼渣油的背景 1950s 通过掺炼渣油解决催化裂化装置（FCCU) 能耗问题。 1970s 原油价格快速增加而产品价格滞后 原油不断变重 催化裂化原料掺炼渣油的背景 重油的主要加工手段 加氢裂化 Hydrocracking 焦化 Coking 溶剂脱沥 Solvent Deasphalting 催化裂化 Fluid Catalytic Cracking 催化裂化在原油深加工中发挥着重要的作用 1990s 世界几种渣油加工能力所占比例变化情况 ％ 渣油的催化裂化面临的问题 渣油催化裂化(RFCC)原料包括重馏分油(HVGO) 、脱沥青油(DAO) 、常压渣油(AR) 、减压渣油(VR) 等。 热稳定性差 粘度大，在常规裂化条件下难以雾化、汽化 孔口为0.9nm或更小的分子筛无法有效地裂化这样的大分子 渣油的催化裂化面临的问题 渣油的特征使催化裂化面临的问题 H/ C 值低，可利用氢少，产品的选择性变差。 残炭高，胶质、沥青质含量高，催化剂积炭严重，热负荷增加。 原料中大分子，特别是胶质和沥青质，主要吸附在催化剂的外表面，发生热裂化和非选择性裂化反应(Non-Selective Cracking) ，产生大量焦炭和干气。 杂原子(Ni 、V 、Fe 、Cu 、Na和N、S、O)含量高，在高温水热条件下，破坏分子筛结构，并使活性中心中毒，永久或暂时失活。 汽化温度、反应温度和再生温度高，对催化剂性能和装置提出了更高对要求。 渣油的催化裂化面临的问题 渣油裂化催化剂必须具有如下特点: 好的焦炭和干气选择性 高的热和水热稳定性 抗金属污染能力 选择性裂化大分子烃的能力 抗碱氮中毒能力 优异的脱硫、氮性能 渣油催化裂化催化剂组成及功能 渣油催化裂化催化剂按功能含三种组分 分子筛：催化剂活性的主要来源 渣油裂化催化剂一般采用HSY(High Silica Y) 基质：分子筛活性稀释剂 提高催化剂的机械强度 　　　　大孔活性基质增加渣油裂化性能 SiO2-Al2O3 、 Al2O3 、活性粘土 助剂：改善催化剂活性和选择性 镍、钒钝化剂或捕获剂 SOX转移剂 CO燃烧促进剂 渣油催化裂化催化剂组成及功能 渣油催化裂化催化剂组成及功能 氢转移反应是沸石催化特征反应，在催化裂化反应过程中起着双重作用 烯烃作为氢的受体，形成烷烃，终止烯烃进一步裂化 提高汽油收率，降低干气收率，降低汽油中烯烃含量 烯烃作为氢的供体，在活性中心上深度反应 生成芳烃强烈吸附在催化剂表面，缩合成焦碳 以生成芳烃是否脱附为界，将氢转移反应分为两种类型 氢转移反应直接影响催化裂化产品产率、组成和质量。 控制氢转移反应的深度，降低烯烃含量，提高异构烷烃和芳烃含量，不增加焦碳和干气收率。 渣油催化裂化催化剂组成及功能 氢转移反应机理： 降低酸性可以控制氢转移反应的深度 减少酸性：酸密度降低 相邻铝（Next nearest neighbors)数目下降 烯烃吸附能力下降，减少芳烃吸附量 晶胞体积(Unit cell size)下降 单个酸点的强度增加 脱铝可以优化二次反应 渣油催化裂化催化剂组成及功能 脱铝对分子筛性能的影响 提高分子筛的高温水热稳定性 脱铝产生过程产生的二次孔结构，有利于大分子裂化 引入适量稀土元素RE，提高催化剂活性和稳定性 渣油裂化采用RE-HSY(High Silica Y)，并根据需要加入RE,HY。 渣油催化裂化催化剂组成及功能 渣油裂化还在设备还工艺条件上进行改进，突出HSY的性能，减少干气和 焦炭的收率，在产物中合理分配氢，多产轻质高价值产品。 高效进料雾化喷嘴，强化原料与催化剂间传质和传热 降低生焦和气体收率的有效途径 催化剂两段再生 减少装置的 热负荷，提高催化剂的烧焦深度 高温操作 有利于原料的汽化和大分子裂化 可以从热力学上限制氢转移发生 原料与催化剂超短接触时间 强化一次裂化反应，限制或减少二次反应 单个酸中心强度增加，有利于异构、烷基转移、侧链化 渣油催化裂化催化剂组成及功能 渣油裂化催化剂采用活性基质 热的载体,在高温、水热条件保护分子筛结构 为原料分子接触分子筛活性中心提供扩散通道 提高抗碱氮能力 提高抗污染金属 降低SOX的排放 渣油催化裂化催化剂组成及功能 大孔 起传热传质的作用，很少或无酸性中心，将吸附的大分子迅速气化，同时使大分子(胶质、沥青质