汽油是一种重要的液体燃料，它与人们的日常生活以及许多生产行业都息息相关。可以想象在目前没有更好的新能源来代替汽油时，一旦没有了汽油将会给世界带来巨大的麻烦。因为汽油如此重要，所以汽油的生产也就有重大意义。下面介绍一些汽油的基础知识、汽油生产工艺及生产过程中关于催化剂部分的内容。
1.关于汽油
（1）汽油的定义：外观为透明液体，主要成分为C4～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。 （2）汽油的用途：根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料。广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业。 汽油还可以溶解油污等水无法溶解的物质。可以起到清洁油污的作用。 汽油作为有机溶液，还可以做为萃取剂使用。 2.汽油的生产工艺
原油经过常压或减压蒸馏可得到10 40的轻质油品，只经过一次加工的直馏汽油不能满足市场的需求，需要二次加工以提高其质量。二次加工工艺很多，如催化裂化、催化重整、催化加氢、焦化、减粘裂化烷基化等。下面简单介绍一下催化裂化工艺。
（1）催化裂化及其反应器（工业型式）
催化裂化，是指在裂解反应时采用了催化剂的裂化工艺。催化裂化一般使用重质燃料油（如减压馏分油、焦化馏分油等）为原料，生产航空汽油时多以柴油馏分为原料。
催化裂化时，原料油是在500℃左右及0.2～0.4Mpa进行。在催化裂化条件下，烃类进行的反应不只是裂化一种反应，不但有大分子裂化成为小分子，而且也有小分子缩合成大分子的反应。同时，还进行异构化、芳烃化、氢转移等反应。在这些反应中，裂化是最主要的反应。
催化裂化是原料油在催化剂上进行的，一一方面通过裂解等反应生成汽油；另一方面缩合成焦炭。焦炭会使催化剂活性降低，必须除去。用空气烧去催化剂表面上积累的焦炭的过程为催化剂的再生。在一个催化裂化装置中，催化剂不断地进行反应和再生是催化裂化的一个特点。
催化反应是吸热反应，再生反应是放热反应。为了维持一定温度条件，必须解决周期性地进行反应和再生，供热和取热的问题，即在反应是向装置供热，再生时从装置中取走热量。工业催化裂化装置分为固定床、流化床、移动床和提升管四种型式。
固定床和移动床由于设备结构复杂，消耗钢材多等问题，目前已淘汰或很少应用。流化床结构简单，生产能力强，适合连续生产，目前广泛采用。20世纪60年代，出现了一种分子筛催化剂，促进了流化床的改进，发展出了提升管反应器。用提升管大大减小了二次反应，提高了轻质油的收率。 （2）催化裂化工艺流程
图为高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程。由三部分组成：反应——再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。
a.反应——再生系统
新鲜原料油经换热后与回炼油进行混合，经加热炉加热到200～400℃后至提升管反应器下部的喷嘴。原料油用蒸汽雾化并喷入提升管内，与来自再生器的高温催化剂（约600～750℃）接触，油雾迅速汽化并进行反应，反应产物携带者催化剂上升，在反应器内呈流化状态。油气在反应器内停留时间很短（1～4s），减少了二次反应。反应产物油气夹带的催化剂经沉降器后，由于沉降器直径增大，使油气流速下降，其夹带的催化剂散落下来，油气再经旋风分离器分离出夹带的催化剂，离开反应器去分馏塔。
带有积炭的催化剂由沉降器落入汽提段。汽提段内装有几层人字形挡板，在其底部能通入过热水蒸气，将待生催化剂上的油气置换而返回上部，催化剂经汽提后再由待生斜管进入再生器。
再生器的主要作用是用空气烧去催化剂上的积炭，即恢复其活性。空气由主风机供给。再生过程也是在流化状态下进行，再生催化剂落入溢流管，再经再生斜管送回反应器循环使用。
再生产生的烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排向大气，因为再生烟气中含有5%～10%的CO，有时设有CO锅炉，利用再生烟气来产生水蒸气以回收能量。
催化剂在生产过程中会有损失或减少，需定期向反应器内补充或置换一定量的催化剂。为此，装置内至少应设2个催化剂储罐，供装卸催化剂使用。 b.分馏系统
由反应器来的反应油气进入分馏塔的底部，在分馏塔分馏为几个产品：塔顶为富气（裂解气）及粗汽油，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆。轻柴油与重柴油分别经汽提后，再经换热冷却后出装置。回炼油进入回炼油罐后进入反应器中，再次裂化。塔底的油浆中含有催化剂粉末（>2g/L油），为了减少催化剂损失和提高轻质油收率，将部分油浆送回反应器再次裂化，部分冷却后用于分馏塔下部进行循环，将进入分馏塔过热油气（460℃以上）冷却到饱和状态以避免催化剂粉末堵塞塔盘和便于分馏。裂化富气及粗汽油送往吸收——稳定系统。典型的催化裂化分馏塔有4个循环回流取走塔内剩余热量。一个顶循环回流，两个中段循环回流，一个油浆循环回流。 c.吸收——稳定系统
从分馏塔顶油气分离器分离出的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有气态烃。吸收——稳定系统的作用就是将富气分离为干气（C2以下组分）和液化气（C
3、C4）以及将粗汽油中混入的少量气体分出，生产蒸汽压合格的稳定汽油。
3.催化剂以及其制备、使用 （1）催化剂
在用提升管催化裂化装置生产汽油时，使用的催化剂为分子筛，又称沸石。它是具网状结构的天然或人工合成的化学物质。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用。分子筛种类很多，有3A分子筛，4A分子筛，10X分子筛等。 (2)分子筛的制备
分子筛的制备方法有多种，如水热合成法，水热转化法，离子交换法等等。下面简单介绍一种制备分子筛的过程，包括两个步骤。 a.沸石矿物的合成
沸石矿物是通过水热化学反应在一定的温度和压力下合成的．产品的性能取决于合成条件，下列因素将起主要作用：原料性能、组成及预处理；各组分配料比、混料方式、混合的均匀程度；溶液碱浓度；胶体低温老化时间；导向荆／晶种；晶化温度、压力和时间。NaA102溶液和Na2Si03溶液是合成沸石的主要原料，两者以不同比例混合．可得到化学成分和结构相差很大的沸石矿物。大多数沸石台成工艺都引入晶种，晶种是控制沸石结晶过程最有效的手段。通过在溶液中引入11％ ～l5％左右的晶种．能够使结晶度较高x型沸石的晶化时间缩短90％ 以上。NaAlO2和Na2SiO3溶液快速混合，在高速搅拌条件下得到温度较低、成分均匀的混合料浆．将有利于提高沸石相的结晶度。 b.分子筛成型
为了便于工业应用．合成沸石需要与一定比例的粘土矿物(10％ ～25％)混合，通过挤压或成球作业制成条形或球形，再经干燥和活化焙烧过程得到分子筛产品。常用的粘土矿物有蒙脱石、高岭石、累托石、凹凸棒石和海泡石。它们均属于层状硅铝(镁)酸盐矿物，但化学成分和加热脱水过程相差很大。在实际操作中．为了使分子筛的各种性能都比较理想，常选用两种或更多粘土混合使用．以便发挥被此的优势。 （3）分子筛的使用
分子筛的质量评价应包括两大方面：静态／动态吸附性能和在使用过程中的再生能力。静态性能包括机械性能(强度、磨耗)．颗粒形态、尺寸，平衡吸附容量．选择催化／吸附性能；动态性能包括组分在分子筛内部和外部的扩散速度。再生能力包括再生条件和再生次数。 大多数炼油工艺都采用Y型分子筛作催化荆，因催化荆的再生过程在高温060℃)和高蒸汽压条件下进行，对分子筛的热稳定性和化学稳定性提出了苛刻的要求。在制备催化剂时，常通过离子交换操作将NaY型沸石转化成各种型号的稀土Y分子筛。
4.催化剂存在的问题及开发方向 (1) 存在的问题
催化剂在使用时也存在许多问题，容易失活或中毒。在反应—再生过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断下降，此现象称为催化剂的失活。失活的原因主要有三种，分别为：
a.水热失活 ：在高温，特别是有水蒸气存在的条件下，裂化催化剂的表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减小，分子筛的晶体结构破坏，导致催化剂的活性和选择性下降。
b．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，覆盖催化剂上的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降。
c．毒物引起的失活 ：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）和碱性氮化合物。
催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结构变化及金属污染引起的失活。催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭。
（2）开发方向
a.分子筛晶粒不应提倡越小越好
分子筛粒度大小至少受下面条件的制约，首先结构稳定性要与特定反应再生环境相匹配，其次需考虑晶内还是外表面反应更利于改善产品选择性。一味追求小晶粒可能要走向反面。在配制催化剂时，更应重视分子筛晶粒的分散。良好的分散技术，不仅可降低分子筛用量（降低制造成本），更重要的可以在指定反应中获得优异的反应性能。
b.重视制造过程的绿色技术开发
在分子筛制造过程中排出大量的含硅、含有机氮化物和含盐的母液，对周围环境造成污染，应该非常重视减少排放技术的开发。一种方法可以以天然矿物直接作为高效合成分子筛的原材料，调整配方减少母液中的盐含量。这种盐含量低的母液 回收可以作为有机胺、碱和硅源重复回用；另一种方法可以综合利用其它生产过程的副产物作为原材料，例如利用非晶雷尼镍活化处理排出的废液作为碱和铝源，在实验室已成功合成出高结晶度NaY分子筛。
这类绿色技术的开发既可以减少环境污染，也因为原材料便宜，晶化效率提高将会明显降低分子筛制造成本，提高分子筛催化材料市场竞争能力。
c.特别注意新反应的开发 特别注意新反应的开发 除了继续在炼油和石油化工催化过程进行改进研究外，目前国外已有不少著名的化学公司参与分子筛催化材料在精细化工品生产过程中的开发，例如环己酮氧化制环己酮肟、贝克曼重排制己内酰胺、环己烯水合制环己醇等。这些反应的工业化将会进一步产出经济效益。从国内分子筛领域的研究力量投入看,放在分子筛合成比例过大,今后应加强新反应的探索。新材料只有在反应中或在新反应中显示其突出的性能，才能创造经济效应。
