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动力学和机制的催化裂化 P. O’Connor Albemarle Catalysts stationsplein4，247信箱，3800ae阿默斯福特，荷兰 1.简介 催化裂化是一种非常灵活的减少分子碳氢化合物重量的过程。今天的流体催化裂解（裂化）仍然是炼油厂主导的转换过程。1925前，高沸点重质油分子的化学变化为较小的汽油（汽油）分子的热分解过程热裂解。在二十年代后期尤金朱勒表明，催化裂解过程的收益较高的是辛烷值汽油。1937第一个全面的商业固定床催化裂化装置开始生产。 2．工艺开发 在催化裂化加入催化剂后很短的时间内产生一个钝化焦层。催化剂可以删除和再生，但再生时间有相对比较慢的反应时间。一个有效的解决这个问题的方法是将催化剂从反应器（用于烃类裂解）送到到另一个反应堆（催化剂再生）。第一个连续循使用环催化剂的工厂是在1941年的新泽西州。 移动床解决的问题是原料与催化剂的有效接触区。然而，催化剂珠仍然太大，限制再生器温度避免内粒子温度过高，因此需要一个大型的再生器并保持催化剂。 移动固体催化剂在这方面仍然是一个挑战，但是通过利用本发明，它有可能使粉沫流动的方式类似于液体，如果有足够的气体通过它流动。这现象称为流化催化裂化。采用细颗粒催化剂，可以催化过程流化床。第一个商业循环流化床工艺投产于1942年，路易斯安那。1970年催化裂化装置取代了大多数的固定和移动床。 一般的单位在热平衡模式即热燃烧产生的焦炭等于所需的热量汽化原料中加裂化热。也是就是压力平衡催化裂化装置是非常重要的，以确保适当的催化剂循环及防止碳氢化合物（反应堆）和空气（回）之间的接触。总的来说这是最佳的方法。 在催化剂和不断变化的经济环境要求下催化裂化过程的硬件和操作继续共同发展。 重点发展过程中硬件有： ?短时间接触反应。 ?原料的雾化。 ?原料预蒸发。 ?进料多。 ?产品快速分离和催化剂的分离。 ?快速淬火。 ?更有效的剥离。 ?唐纳（下行）反应器。 ?提高再生效率，降低库存。 ?改进控制的燃烧（一氧化碳，二氧化碳，袜，氮氧化物）。 ?airgrid设计改进。 ?催化剂冷却器（内部和外部散热）。 ?回收烟气。 ?改进的高通量竖管。 ?高效旋风分离器。 ?没有下料管的气旋。 ?第三-，第四-和第五级颗粒捕捉系统。 ?腐蚀和耐高温冶金。 这些进展已显着的减少了同样的生产规模和成本催化裂化装置所需的原料和费用。 3．化学动力学 碳氢化合物催化裂解反应链，被认为是遵循正碳离子理论涉及三个步骤：启动，传播和终止。启动步骤是一种反应物分子产生积极复杂的攻击另一个分子，对应形成一个碳正离子。链传播由转让一个氢离子反应物分子的一个吸附碳正离子。最后终止步骤对应的吸附解吸碳正离子使烯烃恢复最初的活性位点。 carbenium-ion开裂机制产生高收益比热裂化汽油更多。而热裂解汽油是相当的烯烃，催化裂化汽油中含有大量芳烃和支链化合物，有利于提高汽油的辛烷值。下表说明不同的热动力学和催化裂化转换。 表1 催化裂化与热 转换 iC5/nC5 (C1+C2)/iC4 气体燃料mol/mol 热 0 66 2 活性炭 0.06 27 0.54 铝 0.2 14 2.72 氧化铝 3.8 0.6 0.41 上述数据表明，强烈的差异对催化裂化是可能的。只有carbenium-ion涉及第三carbeniumion开裂将生产支链化合物。另一种类型的断裂，质子化如甲烷、乙烷（燃气）。 4.催化剂 表2给出了使用多年开发的各个类型和形式的裂化催化剂。建立了从不同的催化剂组件（催化剂组件）和催化剂的形态，有着重要的影响。 第一催化裂化催化剂，超级fitrol，是由活化粘土这些材料最初用于漂白食用油 脱色碳氢化合物。合成的混合氧化物催化剂之后，更比活性白土类型积极2至3倍。Al 2 O 3SiO 2?Al2O 3SiO 2凝胶浸渍干燥优化在10-25%Al2O 3范围。高氧化铝催化剂（超过25% Al2O 3）低催化剂和超级filtrol蒸活动水平。后来动力学和机制的催化裂化开裂，可以假定产生更多的“radical-cracking”之类的产品粘土是制备中加入合成SiO 2?Al2O 3催化剂提供额外的宏观孔隙度。 表2 初期的裂化催化剂 年 加工 反应器 催化剂 催化剂形式 1920 McAfee 批量 AlCl3 颗粒 1939 Houdry 固定床 粘土 酸处理砂 1940 Suspensoid 集液器 粘土 脱色Ex-luboil 1942 FCC 流化床 粘土 粉、超级Filtrol酸处理 1945 TCC Housdry Flow 移动床 粘土 粉、酸处理球团矿 1942 FCC 流化床 合成二氧化矽?Al2O 磨碎的、磨过的 1946 FCC 流化床 合成二