催化裂解，是在催化劑存在的條件下，對石油烴類(lèi)進(jìn)行高溫裂解來(lái)生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴，并同時(shí)兼產(chǎn)輕質(zhì)芳烴的過(guò)程。由于催化劑的存在，催化裂解可以降低反應溫度，增加低碳烯烴產(chǎn)率和輕質(zhì)芳香烴產(chǎn)率，提高裂解產(chǎn)品分布的靈活性。 1反應機理 一般來(lái)說(shuō)，催化裂解過(guò)程既發(fā)生催化裂化反應，也發(fā)生熱裂化反應，是碳正離子和自由基兩種反應機理共同作用的結果，但是具體的裂解反應機理隨催化劑的不同和裂解工藝的不同而有所差別。 在Ca-Al系列催化劑上的高溫裂解過(guò)程中，自由基反應機理占主導地位；在酸性沸石分子篩裂解催化劑上的低溫裂解過(guò)程中，碳正離子反應機理占主導地位；而在具有雙酸性中心的沸石催化劑上的中溫裂解過(guò)程中，碳正離子機理和自由基機理均發(fā)揮著(zhù)重要的作用。 2工藝介紹 烴類(lèi)催化裂解的研究已有半個(gè)世紀的歷史了，其研究范圍包括輕烴、餾分油和重油，并開(kāi)發(fā)出了多種裂解工藝，下面對其進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。 2.1 DCC工藝 該工藝是由中國石化石油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的，以重質(zhì)油為原料，使用固體酸擇形分子篩催化劑，在較緩和的反應條件下進(jìn)行裂解反應，生產(chǎn)低碳烯烴或異構烯烴和高辛烷值汽油的工藝技術(shù)。該工藝借鑒流化催化裂化技術(shù)，采用催化劑的流化、連續反應和再生技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現了工業(yè)化。 DCC工藝具有兩種操作方式--DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ。DCC-Ⅰ選用較為苛刻的操作條件，在提升管加密相流化床反應器內進(jìn)行反應，最大量生產(chǎn)以丙烯為主的氣體烯烴;DCC-Ⅱ選用較緩和的操作條件，在提升管反應器內進(jìn)行反應，最大量地生產(chǎn)丙烯、異丁烯和異戊烯等小分子烯烴，并同時(shí)兼產(chǎn)高辛烷值優(yōu)質(zhì)汽油。 2.2 CPP工藝 該工藝是中國石化石油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的制取乙烯和丙烯的專(zhuān)利技術(shù)，在傳統的催化裂化技術(shù)的基礎上，以蠟油、蠟油摻渣油或常壓渣油等重油為原料，采用提升管反應器和專(zhuān)門(mén)研制的催化劑以及催化劑流化輸送的連續反應-再生循環(huán)操作方式，在比蒸汽裂解緩和的操作條件下生產(chǎn)乙烯和丙烯。CPP工藝是在催化裂解DCC工藝的基礎上開(kāi)發(fā)的，其關(guān)鍵技術(shù)是通過(guò)對工藝和催化劑的進(jìn)一步改進(jìn)，使其目的產(chǎn)品由丙烯轉變?yōu)橐蚁┖捅�烯�? 2.3 制乙烯工藝(HCC工藝) 該工藝是由洛陽(yáng)石化工程公司煉制研究所開(kāi)發(fā)的，以重油直接裂解制乙烯并兼產(chǎn)丙烯、丁烯和輕芳烴的催化裂解工藝。它借鑒成熟的重油催化裂化工藝，采用流態(tài)化"反應-再生"技術(shù)，利用提升管反應器或下行式反應器來(lái)實(shí)現高溫短接觸的工藝要求。 2.4其它工藝 如催化-蒸汽熱裂解工藝(反應溫度一般都很高，在800℃左右)、THR工藝(日本東洋工程公司開(kāi)發(fā)的重質(zhì)油催化轉化和催化裂解工藝)、快速裂解技術(shù)(Stone & Webster公司和Chevron公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一套催化裂解制烯烴工藝)等。 3工藝流程 3.1裝置形式 催化裂解裝置核心設備為反應器及再生器，常見(jiàn)形式為同軸式和并列式。同軸式是指反應器(沉降器)和再生器設備中心在一個(gè)豎直軸線(xiàn)上，兩個(gè)設備連接為一個(gè)整體，其優(yōu)點(diǎn)是節能、節省空間及制造材料，缺點(diǎn)是設備過(guò)于集中，施工安裝及檢維修不便；并列式是指反應器和再生在空間上并列布置，相對獨立，有點(diǎn)是占用空間大，配套的鋼結構成本相應高，優(yōu)點(diǎn)是設備交叉少，內部空間較大，安裝及檢維修方便，工藝介質(zhì)在其內部受設備形狀影響較小，流體相對規律，在大型裝置中應用相對較多。 3.2主要反應流程 3.2.1反應部分 原料經(jīng)對稱(chēng)分布物料噴嘴進(jìn)入提升管，并噴入燃油加熱，上升過(guò)程中開(kāi)始在高溫和催化劑的作用下反應分解，進(jìn)入反應器下段的氣提段，經(jīng)汽提蒸汽提升進(jìn)入反應器上段反應分解后反應油氣和催化劑的混合物進(jìn)入反應器頂部的旋風(fēng)分離器(一般為多組)，經(jīng)兩級分離后，油氣進(jìn)入集氣室，并經(jīng)油氣管道輸送至分餾塔底部進(jìn)行分餾，分離出的催化劑則從旋分底部的翼閥排出，到達反應器底部經(jīng)待生斜管進(jìn)入再生器底部的燒焦罐。 3.2.2再生部分 再生器階段，催化劑因在反應過(guò)程中表面會(huì )附著(zhù)油焦而活性降低，所以必須進(jìn)行再生處理，首先主風(fēng)機將壓縮空氣送入輔助燃燒室進(jìn)行高溫加熱，經(jīng)輔助煙道通過(guò)主風(fēng)分布管進(jìn)入再生器燒焦罐底部，從反應器過(guò)來(lái)的催化劑在高溫大流量主風(fēng)的作用下被加熱上升，同時(shí)通過(guò)器壁分布的燃油噴嘴噴入燃油調節反應溫度，這樣催化劑表面附著(zhù)的油焦在高溫下燃燒分解為煙氣，煙氣和催化劑的混合物繼續上升進(jìn)入再生器繼續反應，油焦未能充分反應的催化劑經(jīng)循環(huán)斜管會(huì )重新進(jìn)入燒焦罐再次處理。最后煙氣及處理后的催化劑進(jìn)入再生器頂部的旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，煙氣進(jìn)入集氣室匯合后排入煙道，催化劑進(jìn)入再生斜管送至提升管。 3.2.3煙氣利用 再生器排除的煙氣一般還要經(jīng)三級旋風(fēng)分離器再次分離回收催化劑，高溫高速的煙氣主要有兩種路徑，一是進(jìn)入煙機，推動(dòng)煙機旋轉帶動(dòng)發(fā)電機或鼓風(fēng)機；二是進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收，最后廢氣經(jīng)工業(yè)煙囪排放。