催化裂化装置是石油炼制中将重质油（如减压蜡油、渣油等）转化为轻质油（汽油、柴油、液化气等）的核心设备，其核心原理是在催化剂作用下，通过高温裂解、异构化、氢转移等反应，将大分子烃类转化为小分子产物。以下是其详细工作原理：
催化裂化的本质是在酸性催化剂（如分子筛）和高温（460~530℃）条件下，重质烃类发生的一系列复杂平行 - 串联反应，主要包括：
裂解反应（核心）：大分子烷烃、环烷烃或芳烃断裂为小分子烃（如 C?~C??的汽油组分），遵循 “正碳离子机理"—— 催化剂酸性中心夺取烃分子的氢质子，形成正碳离子，进而发生 C-C 键断裂。
异构化反应：直链烃转化为支链烃（如正丁烷→异丁烷），可提高汽油辛烷值。
氢转移反应：烯烃与环烷烃 / 芳烃之间的氢交换（如烯烃加氢饱和，芳烃脱氢），生成烷烃和多环芳烃（易形成焦炭）。
芳构化反应：烯烃环化并脱氢生成芳烃（提升汽油辛烷值，但过量会增加焦炭生成）。
反应特点：强吸热（需外部供热）、产物分子更小、烯烃含量高，催化剂在反应中会因积碳逐渐失活，需通过再生恢复活性。
催化裂化装置主要由反应 - 再生系统（核心）、分馏系统、吸收稳定系统等组成，其中反应 - 再生系统是实现 “反应 - 催化剂失活 - 再生 - 循环" 的关键，以下以流化床催化裂化（FCC，工业） 为例说明：
反应器：重质油与高温再生催化剂接触并反应的场所。
原料油经加热（200~300℃）后进入反应器，与从再生器来的高温催化剂（650~700℃）在提升管底部混合，迅速升温至反应温度（480~520℃）。
反应在提升管内完成（停留时间仅 2~4 秒），目的是减少二次反应（避免过度裂解生成焦炭或干气）。
反应后的 “待生催化剂"（表面积碳失活）与油气在沉降器内分离，进入再生器。
再生器：恢复催化剂活性的场所。
待生催化剂与空气中的氧气接触，在高温（650~700℃）下发生燃烧反应：C（焦炭） + O? → CO? + 热量。
燃烧释放的热量一方面为反应器提供热源（弥补裂解反应的吸热），另一方面将催化剂加热至高温（作为反应的 “热载体" 循环）。
再生后的 “再生催化剂"（活性恢复）通过斜管返回反应器，完成循环（催化剂循环速率可达数吨 / 小时）。
