催化裂解
催化裂解,是在催化剂存在的条件下,对石油烃类进行高温裂解来生产乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃,并同时兼产轻质芳烃的过程。由于催化剂的存在,催化裂解可以降低反应温度,增加低碳烯烃产率和轻质芳香烃产率,提高裂解产品分布的灵活性。
基本信息
- 中文名
催化裂解
一般特点
1、催化裂解是碳正离子反应机理和自由基反应机理共同作用的结果,其裂解气体产物中乙烯所占的比例要大于 催化裂化气体产物中乙烯的比例。
2 、在一定程度上,催化裂解可以看作是高深度的 催化裂化,其气体产率远大于催化裂化,液体产物中芳烃含量很高。
3 、催化裂解的反应温度很高,分子量较大的气体产物会发生二次 裂解反应,另外,低碳烯烃会发生氢转移反应生成 烷烃,也会发生聚合反应或者 芳构化反应生成汽柴油。
反应机理
一般来说,催化裂解过程既发生 催化裂化反应,也发生热裂化反应,是碳正离子和 自由基两种反应机理共同作用的结果,但是具体的 裂解反应机理随 催化剂的不同和裂解工艺的不同而有所差别。
在Ca-Al系列催化剂上的 高温裂解过程中, 自由基反应机理占主导地位;在酸性 沸石分子筛裂解催化剂上的低温裂解过程中, 碳正离子反应机理占主导地位;而在具有双酸性中心的沸石催化剂上的中温裂解过程中,碳正离子机理和自由基机理均发挥着重要的作用。
影响因素
同 催化裂化类似,影响催化裂解的因素也主要包括以下四个方面:原料组成、 催化剂性质、操作条件和反应装置。
催化裂解法处理焦油方案 |
以轻柴油为裂解原料的裂解气高压法顺序分离 |
3.1 原料油性质的影响
一般来说,原料油的H/C比和特性因数K越大, 饱和分含量越高,BMCI值越低,则裂化得到的低碳 烯烃( 乙烯、 丙烯、 丁烯等)产率越高;原料的 残炭值越大,硫、氮以及重金属含量越高,则低碳烯烃产率越低。各族烃类作裂解原料时,低碳 烯烃产率的大小次序一般是:烷烃>环烷烃>异构烷烃>芳香烃。
3.2催化剂的性质
催化裂解催化剂分为金属氧化物型裂解催化剂和 沸石分子筛型裂解催化剂两种。催化剂是影响催化裂解工艺中产品分布的重要因素。裂解催化剂应具有高的活性和选择性,既要保证裂解过程中生成较多的低碳 烯烃,又要使氢气和 甲烷以及液体产物的收率尽可能低,同时还应具有高的稳定性和机械强度。对于 沸石分子筛型裂解催化剂,分子筛的孔结构、酸性及 晶粒大小是影响 催化作用的三个最重要因素;而对于 金属氧化物型裂解催化剂,催化剂的活性组分、载体和助剂是影响催化作用的最重要因素。
3.3 操作条件的影响
操作条件对催化裂解的影响与其对 催化裂化的影响类似。 原料的雾化效果和 气化效果越好,原料油的转化率越高,低碳 烯烃产率也越高;反应温度越高,剂油比越大,则原料油转化率和低碳烯烃产率越高,但是 焦炭的产率也变大;由于催化裂解的反应温度较高,为防止过度的 二次反应,因此油气 停留时间不宜过长;而反应压力的影响相对较小。从理论上分析,催化裂解应尽量采用 高温、短停留时间、大蒸汽量和大剂油比的操作方式,才能达到最大的低碳烯烃产率。
3.4 反应器是催化裂解产品分布的重要因素
反应器型式主要有 固定床、移动床、流化床、提升管和下行输送床反应器等。针对CPP工艺,采用纯提升管反应器有利于多产 乙烯,采用提升管加 流化床反应器有利于多产 丙烯。
3.5 催化裂化原料