基于烃类组成的催化裂解反应规律北大核心CSCD

目的研究催化裂解过程中不同烃类的反应规律,提升原料油烃类利用率和目标产物的选择性,挖掘“油产化”的潜力。方法基于原料油和产物的烃类组成,详细分析了从原料油到反应产物不同烃类的表观转化率,并对不同烃类的转化与生成途径进行了分析与探讨。结果在催化裂解反应过程中,链烷烃、环烷烃和芳烃的表观转化率分别为93.06%、97.05%和58.53%,其中,单环、双环、三环、四环和五环及以上芳烃的表观转化率分别为61.49%、11.34%、65.17%、29.27%和96.35%。催化裂解产物与原料油物质的量之比为7.68,产物芳烃与原料油芳烃物质的量之比为2.99。液体产物中可进一步转化为目标产物的烃类质量分数为27.50%,产物中单环芳烃通过原料油中非芳烃芳构化反应生成的比例为96.16%。结论链烷烃和环烷烃催化裂解转化较为彻底,而芳烃表观转化率较低,且不同环数芳烃的表观转化率差异较大,并呈现出奇环数芳烃表观转化率高、偶环数芳烃表观转化率低的特征。裂解反应和芳构化反应是催化裂解过程中最重要的两类反应,不同烃类的表观轻质化顺序为链烷烃>单环芳烃>环烷烃>双环芳烃>三环及以上芳烃,产物中单环芳烃主要来自原料油中非芳烃的芳构化反应,液体产物中可转化为目标产物的烃类仍有进一步压减的空间。     

MIP技术在提高液体产品收率上的先进性分析

对具有代表性的工业MIP装置与FDFCC装置、FCC装置和TSRFCC装置的液体产品收率进行对比分析。结果表明：无论是以加氢重油还是以加氢蜡油或者是常压渣油为原料,采用MIP工艺时,汽油与液化气产率均较高,而干气与油浆产率较低,液体产品收率较高;与其它同类技术相比,其液体产品收率最少提高2百分点;且MIP技术的汽柴比高,所生产汽油硫含量低、烯烃含量较低而辛烷值与其它技术相当或较高。这主要是由于MIP技术采用具有独特的双反应区的提升管反应器,并在不同反应区内设计了与烃类反应相适应的工艺条件,可强化重油转化能力,减少干气和焦炭产率,从而提高总液体产品收率。     

烃分子结构对其催化裂解反应性能的影响

采用脉冲微型反应器和小型固定流化床催化裂解装置,研究了直馏石脑油中不同结构烃分子的裂解反应性能,考察了链烷烃与环烷烃的相互作用,以及催化材料对烃分子裂解性能的影响。结果表明：随着烷烃分子支链度的增加,C8烷烃的反应性能降低,丙烯选择性提高;链烷烃和具有烷基侧链的环烷烃是丙烯的主要来源,双环环烷烃对丙烯也有部分贡献,而芳香烃不易生成低碳烯烃;环烷烃的竞争吸附抑制了链烷烃的转化,而链烷烃在催化裂解过程中生成的碳正离子或烯烃提高了环烷烃的反应性能;与Beta分子筛相比,ZRP分子筛具有较狭窄孔道和较多的Brønsted酸中心,有利于正辛烷的质子化裂解,裂解产物中乙烯和丙烯产率高。     

庚烯与H2S在酸性催化剂上反应机理研究I-硫醇等生成机理

 为了研究催化裂化汽油中硫化物的生成机理,在小型固定流化床(FFB)装置中考察了不同质量分数的庚烯与H₂S在固体酸催化剂上的反应.结果表明, 庚烯与H₂S的反应主要生成噻吩类硫化物、部分硫醇、少量硫醚和痕量四氢噻吩等硫化物；庚烯质量分数越高,生成硫化物的量越多; 噻吩类硫化物中生成量最大的甲基苯并噻吩的生成量也随着庚烯质量分数增加而线性增长.烯烃在催化剂B酸活性中心上吸附形成正碳离子, 正碳离子与H₂S结合生成硫醇,硫醇的生成遵循正碳离子机理.硫醇与烯烃反应生成硫醚.当反应温度为400～500℃,庚烯与H₂S反应中,生成硫醇、硫醚的反应均为放热反应,硫醇的平衡收率较低,硫醚的平衡收率更低一些.     

庚烯与H2S在酸性催化剂上的反应机理 Ⅰ.硫醇、硫醚生成机理

为了研究催化裂化汽油中硫化物的生成机理,在小型固定流化床(FFB)装置中考察了不同质量分数的庚烯与H2S在固体酸催化剂上的反应.结果表明,庚烯与H2S的反应主要生成噻吩类硫化物、部分硫醇、少量硫醚和痕量四氧噻吩等硫化物;庚烯质量分数越高,生成硫化物的量越多;噻吩类硫化物中生成量最大的甲基苯并噻吩的生成量也随着庚烯质量分数增加而线性增长.烯烃在催化剂B酸活性中心上吸附形成正碳离子,正碳离子与H2S结合生成硫醇,硫醇的生成遵循正碳离子机理.硫醇与烯烃反应生成硫醚.当反应温度为400～500℃,庚烯与H2S反应中,生成硫醇、硫醚的反应均为放热反应,硫醇的平衡收率较低,硫醚的平衡收率更低一些.     

直馏石脑油催化裂解与热裂解反应行为研究

对比了直馏石脑油催化裂解与热裂解反应行为的异同。结果表明,在反应温度为600～700 ℃范围内,与热裂解反应相比,直馏石脑油催化裂解反应可以明显降低反应温度、提高裂解反应深度以及裂解气体产率,尤其是使乙烯产率提高2～3百分点,丙烯产率提高5～7百分点;热裂解与催化裂解干气中各组分的体积分数差异较大,主要归因于不同反应温度下,烃类裂解反应路径不同;与原料烃类组成相比,催化裂解与热裂解汽油组成变化趋势相同,其中环烷烃比链烷烃更易于参与化学反应,较高反应温度时,裂解汽油中芳烃含量增加幅度较大。     

下行床入口分布器的计算流体力学模拟研究

针对下行床入口分布器难以兼顾颗粒浓度增加（增浓）和均匀分布的问题,基于下行床中气固两相流动机制提出了一种适用于下行床颗粒增浓的新型入口分布器,利用已开发的结构曳力模型耦合CFD软件考察了下行床流体力学性能。模拟结果表明,结构曳力模型模拟结果与试验结果一致,说明该模型能够准确预测下行床床层固含率的分布;相对于传统入口分布器,采用了分区流化、文丘里式溢流管和漏斗式设计的新型入口分布器的轴向固含率分布更加均匀;在新型入口分布器颗粒循环量为700 kg/(m².s)的条件下,下行床反应器床层平均固含率可达6%,且均匀分布;气速和颗粒循环量对下行床颗粒增浓的程度不同,颗粒循环量是床层内颗粒增浓更为关键的调控因素。     

催化裂解多产丙烯过程中的反应化学控制

在固定床微反实验装置上,选择正十六烷和大庆蜡油为原料,通过改变反应条件和催化剂类型研究了单、双分子反应对丙烯和干气生成的影响。结果表明,强化单分子反应有利于液化气中丙烯含量的提高,但干气产率也会同时增加;而一定程度上促进双分子反应,尤其是负氢离子转移反应的发生有助于抑制干气的生成,但程度太高时却不利于丙烯的生成。利用单、双分子反应的可控制性,采取措施合理调节反应过程中各自的比例和程度是降低现有催化裂解多产丙烯技术干气产率的有效途径。     

非临氢重芳烃轻质化技术研究

为了在非临氢条件下实现重芳烃(主要为C₉～C₁₁芳烃)轻质化,以催化裂解装置重芳烃产物为原料,开展了重芳烃催化裂化转化中试研究。结果表明：在专用催化剂A作用下,重芳烃发生了高效轻质化,生成了苯、甲苯、二甲苯(BTX)和低碳烃;在不同反应温度下,重芳烃的转化率均达80%以上,BTX产率均达40%以上,低碳烯烃产率约6%;640℃时BTX产率最高,为43.38%,BTX+乙烯+丙烯产率最高可达50%以上;通过调节反应温度可在一定范围内调整BTX的组成分布,随反应温度升高,苯和甲苯产率提高,二甲苯产率降低;产物汽油馏分中芳烃高度浓缩,通过精馏即可生产轻质芳烃,无需新增芳烃抽提装置,可大幅降低BTX生产能耗,实现炼化企业提质增效。     

重油催化裂解过程中的丙烯生成规律研究

在实验室微型固定床装置上,考察了重油催化裂解过程中的裂解反应规律;通过分析正碳离子的生成与裂解反应特点,探讨了丙烯的生成规律。结果表明,转化率小于80%时的裂解反应,生成的正碳离子可高效裂解为丙烯,对丙烯产率的贡献在90%以上,是丙烯的主要来源;转化率大于80%时的裂解反应,生成的正碳离子裂解为丙烯的能力则大大下降,同时生成大量的干气和焦炭等非理想产品。