石油加工工程2Word下载.docx
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影响延迟焦化过程的主要因素有原料性质、加热炉出口温度、系统压力及循环比等。
随原料密度增大,焦炭产率将升高。
工业实践证明,延迟焦化的焦炭产率为原料残炭值的1.5~2.0倍。
温度一般指加热炉出口温度,我国工业装置大约为495~505℃。
当操作压力和循环比一定时,温度升高,反应深度提高,气体、汽油、柴油的产率将增加,而蜡油、焦炭的收率将减少。
因此,加热炉出口温度的高低直接影响反应速度和反应深度,从而影响焦化产品的产率和质量。
加热炉出口温度的提高受加热炉热负荷的限制。
系统压力会直接影响焦炭塔的操作压力,从而影响焦化产品的产率。
所以焦化装置的操作压力一般指焦炭塔顶压力,我国工业装置大约为0.18~0.28Mpa,压力降低,可使液相油品更易于挥发,并缩短气相产物在塔内的停留时间,从而降低反应深度。
因此,在较低的操作压力下,蜡油产率会增加;
而提高操作压力,则能提高柴油产率。
若要多产石油焦或针状焦,则应采用更高的操作压力。
循环比是指循环油量与新鲜原料油量之比,联合循环比是指循环油量加上新鲜原料油量之和与新鲜原料油量之比。
因此联合循环比=循环比+1。
延迟焦化装置循环比是影响装置处理能力、产品性质及其分布的重要参数。
装置多产蜡油是近年来延迟焦化工艺的发展趋向,它是通过提高蜡油干点来实现,此时应尽量降低循环比。
要扩大乙烯原料(汽、柴油)时,一般采用较大循环比操作。
第九章催化裂化(FCC)
1.催化剂的颗粒密度小于堆积密度。
2.正碳离子的稳定性为:
甲基>
叔碳>
仲碳>
伯碳。
3.各种烃类在裂化催化剂上的吸附能力与反应速度是一致的。
4.随着催化剂表面积炭的增加,其活性降低。
5.辛烷值助剂最常用的活性组分是ZSM-5分子筛。
6.催化裂化气体中的C1、C2含量比热裂化气体高
7.催化裂化的反应速度是由内扩散控制的。
8.在催化裂化的吸收稳定系统中,稳定塔的塔底出脱乙烷油。
9.催化剂的活性取决于它的结构和组成。
10.催化裂化是复杂的平行-顺序反应,反应深度对产品的分布和质量有重要影响。
11.催化裂化中反应油气在提升管反应器中的停留时间一般小于1秒。
12.催化裂化分馏塔与常规分馏塔没有很大区别。
13.催化裂化装置中剂油比是指催化剂藏量与新鲜原料量之比。
14.催化裂化反应中,正构烷烃的反应速度比异构烷烃要快。
15.烯烃在催化裂化过程中可发生环化反应。
16.提高再生器中的过剩氧浓度有利于催化剂的烧焦。
2.×
4.√5.√6.×
7.×
8.×
9.√10.√11.×
12.×
13.×
14.×
15.√16.√
1.催化裂化装置的吸收-稳定系统主要有吸收塔,再吸收塔,解吸塔和稳定塔四个塔组成。
2.氢转移反应是造成催化裂化汽油饱和度较高的主要原因。
3.气-固输送可以根据密度不同而分为稀相和密相输送,通常以100kg/m3为划分界限,根据这一原则,提升管内属稀相输送范围,待生斜管内属于密相输送范围。
4.重油催化裂化再生器的取热方式主要有内取热式和外取热式。
5.工业上广泛使用的催化裂化催化剂,可分为无定型硅酸铝和结晶型硅铝酸盐两大类。
6.催化裂化催化剂的再生过程决定着整个装置的热平衡和生产能力。
7.在工业装置中,提升管入口线速一般采用4.5-7.5m/s,在提升管出口处的气体线速增大到8-18m/s。
8.提高催化裂化反应温度,提升管反应器中裂化反应的速度提高得较快,将导致催化裂化汽油的安定性变差,汽油的辛烷值增加。
9.表征催化剂催化性能的指标有密度、活性和选择性等。
10.催化裂化装置主要包括反应-再生系统、分馏系统和吸收-稳定系统等三部分。
11.催化剂只能改变化学反应的反应速度,而不能改变化学反应的化学平衡。
12.正癸烷发生分解反应的速度比正十三烷慢,而比2,3-二甲基辛烷的分解速度慢。
13.在催化裂化反应中,对提高辛烷值有利的化学反应有芳构化和裂化等,对汽油安定性有重要影响的反应有氢转移等。
14.催化裂化吸收-稳定系统利用吸收和精馏的原理将富气和粗汽油分离成干气、液化气和稳定汽油。
15.某催化裂化装置为了提高柴油收率,采用较缓和的反应条件,则装置的单程转化率降低,回炼比增大,装置的处理量降低(增大或降低)。
16.催化裂化操作过程中,因原料性质变化使再生剂的含碳量从0.05%上升到0.10%,若不调整其他操作参数,则催化剂的活性降低,反应转化率减小,催化反应的比率下降,汽油的辛烷值增大。
17.催化剂上沉积的焦炭可划分为催化焦,可汽提焦,附加焦和污染焦。
18.相同转化率下,提高反应温度,气体产率升高,汽油产率降低,焦炭产率降低。
1.简述固体催化反应过程所包括的七个步骤。
催化裂化反应过程包括以下七个步骤:
①反应物从主气流扩散到催化剂表面
②反应物沿催化剂微孔向催化剂内部扩散
③反应物被催化剂内表面吸附
④反应物在催化剂内表面发生化学反应
⑤产物自催化剂内表面脱附
⑥产物沿催化剂微孔向外扩散
⑦产物扩散到主气流中
2.简述催化裂化催化剂担体的作用。
担体的作用:
①起稀释作用
②担体可以容纳分子筛中未除去的Na+
③适当的担体可以增强催化剂的耐磨程度
④起着储存和传递热量的作用
⑤分子筛的价格高,采用担体可以降低催化剂的成本
⑥在重油催化裂化中,担体可以起到预裂化的作用
3.影响催化裂化再生过程烧焦速度的主要因素有哪些?
①再生温度
温度提高10℃,烧炭速度可提高15~20%。
但提高温度受催化剂稳定性和设备材料的限制
②氧分压—再生压力
碳的燃烧速度与氧分压成正比:
a.提高再生器压力就可以提高氧分压,从而加快燃烧速度
b.提高过剩氧浓度
③催化剂含碳量
催化剂的含碳量越高,烧焦速度越快,但再生的目的就是降低再生催化剂的含碳量,所以操作上不可能用提高再生剂含碳量的方法来加快烧焦速度
④再生器催化剂藏量
再生器催化剂藏量W增加,则停留时间t增加,烧焦程度深,但要求再生器尺寸增大,限制了烧焦能力
4.我国以常压重油为裂化原料具有哪些有利条件?
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
5.原油与瓦斯油作为催化裂化原料有哪些差异?
①重油不仅分子量大,而且芳烃、尤其是稠环芳烃含量高,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,且稠环芳烃的裂解能力低
6.石油馏分催化裂化的特点是什么?
这些特点对我们在工业上指导生产有什么实际意义?
石油馏分催化裂化的特点主要有两个:
各烃类之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用;
复杂的平行-顺序反应。
根据石油馏分催化裂化的这两个特点,要求我们在生产中根据不同的原料制定不同的生产方案和操作条件,以降低竞争吸附作用的负面影响,同时选择合适的反应条件,以尽最大努力得到较多的目的产品。
7.某催化裂化装置原是加工减压蜡油(VGO),现为了扩大原料范围,改为掺炼减压渣油。
请分析回答以下问题:
①掺炼减压渣油后,原料的性质和组成有何变化?
②掺炼减压渣油后,会遇到那些技术困难?
答:
(1)掺炼减压渣油后,原料的性质和组成变化如下:
(6分)
1渣油分子量大,多环芳烃和稠环芳烃含量高,胶质和沥青质几乎全部集中在渣油中,使得催化原料的残碳值高;
2掺炼减压渣油后,使得催化原料中的重金属含量高;
3掺炼减压渣油后,使得催化原料中S、N等杂原子含量偏高;
4掺炼减压渣油后,使得催化原料的沸点升高,粘度增加;
5掺炼减压渣油后,使得催化原料的分子直径变大,难以进入裂化催化剂的孔道内。
(2)掺炼减压渣油后,会遇到下列技术困难:
(4分)
1渣油的裂化性能差,焦炭产率高,轻质油收率低,再生器烧焦负荷增加,反应再生系统热量过剩;
2裂化催化剂污染严重;
3产品质量差。
8.比较催化裂化和热裂化反应的不同。
裂化类型
催化裂化
热裂化
反应机理
正碳离子机理
自由基机理
烷烃
①异构烷烃的反应速度比正构烷烃
高得多;
②产物中C3、C4多,异构物多,
≥C4的分子中含α-烯少。
①异构烷烃的反应速度比正构烷烃快的不多;
②产物中C1、C2多,异构物少,≥C4的分子中含α-烯多。
烯烃
①反应速度比烷烃快得多;
②氢转移显著,产物中烯烃、尤其
是二烯烃较少。
①反应速度与烷烃相似;
②氢转移很少,产物的不饱和度较高。
环烷烃
①反应速度与异构烷烃相似;
②氢转移显著,同时生成芳烃。
①反应速度比正构烷烃还要低;
②氢转移反应不显著。
带烷基侧链(≥C3)的芳烃
②在烷基侧链与苯环连接的键上断裂。
①反应速度比烷烃慢;
②烷基侧链断裂时,苯环上留有1~2个
碳的短侧链。
9.试分析催化裂化反应中停留时间对产品分布的影响。
催化裂化反应中,停留时间是一个重要的操作参数,一般随着停留时间的延长,转化率增加,气体和焦炭的产率增加,汽油和柴油的产率先增加后减少,但二者的最高产率点不同。
10.催化裂化催化剂失活的原因有哪些?
①水热失活
表面结构发生变化,比表面积减小、孔容减小、分子筛的晶体结构破坏
②结焦失活
催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上,覆盖催化剂表面的活性中心,使催化剂的活性和选择性下降
4物引起的失活
裂化催化剂的毒物主要是某些金属(铁、镍、铜、钒等重金属及钠)和碱性氮化物。
四.名词解释
1.剂油比(C/O)
2.可汽提碳
3.催化剂的滑落
4.催化剂的选择性
5.催化裂化的单程转化率和总转化率(用公式表示)
6.回炼比:
7.假反应时间:
8.空速
五.计算题
1.某流化催化裂化装置,设计能力为60万吨/年,提升管进、出口内径均为0.9米,其他已知条件列于表1、表2。
请计算该催化装置的总转化率、单程转化率、空速、回炼比、提升管进、出口线速及反应时间,并对计算结果提出看法。
表1提升管反应器主要操作条件
新鲜原料油流量/kg/h110000
回炼油流量/kg/h20800
回炼油分子量365
回炼油浆流量/kg/h1956
回炼油浆分子量435
提升管进料温度/℃520.0
提升管出口温度/℃503
催化剂循环量/t/h680
催化剂藏量/kg714
提升管反应段长度/m47
提升管进料处压力(绝)
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