ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коксообразование из "Каталитическое гидрооблагораживание нефтяных остатков" Учитывая большую важность стадии термодеструктивного превращения остатков в атмосфере водорода, рассмотрим более подробно результаты исследования, проведенные нами для выявления закономерностей изменения свойств остатков при нагреве их в среде водорода в отсутствие катализатора при технологических параметрах, аналогичных процессу их каталитического гидрооблагораживания. [c.60] В целом полученные данные показьшают, какую большую роль играет стадия предварительного нагрева. Именно на этой стадии протекают перв шые изменения структуры сырья. Главным условием предотвращения появления в сырье до поступления в зону катализатора вторичных асфальтенов и прочих продуктов уплотнения является минимизация длительности нагрева до температур начала реакции. [c.62] Распределение серы в термогидрогенизате для обоих видов сырья однотипно и количественно связано с уровнем исходного содержания серы в сырье. Сера, как видно, переходит и в дистиллятные продукты термодеструкции высокомолекулярной части. Практически вся масса образовавишхся дистиллятных продуктов имеет ненасыщенный характер (см. рис. 2.10, i). Йодное число бензиновых фракций практически такое же, как и в типичных процессах висбрекинга нефтяных остатков, но головные фракции имеют пониженное значение йодных чисел. [c.62] С реакциями термодеструкции связано накопление в жидких продуктах ненасыщенных структур и осколков молекул углеводородов, которые склонны к поликонденсащш с аренами или полимеризации, что приводит к коксообразованию [38, 20, 52]. Полное их гидрирование термодинамически возможно при давлениях выше 20 МПа и температурах вьпие 427 °С [40]. Вероятность зарождения и накопления указанных структур в продуктах гидрооблагораживання нефтяных остатков возможно не только на стадии предварительного нагрева, но и при прохождении газопродуктового потока через реактор. Ши могут зародиться в пространстве между гранулами катализатора, в пленках жидкости, стекающей по гранулам, в макропорах катализатора, заполненных жидкостью и в застойных зонах реактора. [c.63] На коксообразование в порах катализатора оказьшает также большое влияние гетероциклические соединения сырья, так как они в большинстве своем полярны и обладают более высоким адсорбционным эффектом, чем неполярные углеводороды. Так, при анализе состава кокса от гидрообессеривания гудрона [41] было показано, что в его состав включены сера, азот, кислород в результате деструктивного гидрирования нестабильных групп аминов, карбокси- и тиосоединений и других, входящих в состав структурных фрагментов смол и асфальтенов. Например, показано [41, 53], что дибензофуран, карбазол и дибензо-тиофен могут легко превращаться в кокс. Накопление азота и кислорода в составе коксовых отложений дибензофурана и карбазола больше, чем серы от дибензотиофена. Это связано с тем, что связь С-5 слабее, чем -N и С-О. [c.63] Тот факт, что по мере увеличения длительности пребьшания сырья в реакционной зоне в продуктах возрастает количество ненасыщенных углеводородов, также свидетельствует об увеличении вероятности накопления кокса в выходных слоях катализатора. Ненасыщенные углеводороды обладают высокими коэффициентами адсорбции и, следовательно, могут усиливать реакции коксообразования ввиду относительно длительного пребывания в порах катализатора или на его поверхности [36]. [c.64] Из сказанного следует, что наблюдаемый эффект снижения активности катализатора дпя основных реакций в наибольшей степени проявляется в начальной стадии процесса. Именно в этот период при адсорбции сложных стрз турных единиц сырья на внешней поверхности гранул катализатора формируется фронт диффузии составляющих их компонентов внутрь гранулы по поровым каналам и происходят первичные изменения структуры сырья под воздействием активных центров катализатора. Одновременно изменяется структура пор катализатора в результате протекания основных химических реакций, сопровождающихся вьшадением на активной поверхности твердых продуктов реакции. [c.68] Внутри поры ядро ССЕ, имеющее наибольшую молекулярную массу, осаждается на активной поверхности, на которой протекают реакции каталитического разложения надмолекулярных структур отдельных частиц асфальтенов. Каталитическое разложение асфальтенов ведет к зарождению отдельных составляющих частиц или осколков, имеющих меньшую молекулярную массу. Осколки, десорбируясь с поверхности, диффундируют в дисперсионной среде и адсорбируются на других активных центрах катализатора, на которых претерпевают химические превращения. В частности, на центрах де металлизации из металлсодержащих комплексов удаляются металлы вслед за гидрированием слабых химических связей. Деметаллизованные осколки в дальнейшем не участвуют в формировании новых надмолекулярных структур, хотя вероятность этого не исключена. Некоторые осколки асфальтенов адсорбируются на центрах гидрообессеривания, где происходят реакции гидрогенолиза серы до сероводорода и гидрирование слабых химических связей. Обессеренные осколки асфальтенов могут ассоциировать друг с другом, зарождая новые ассоциаты с низкой молекулярной массой (обессеренные асфальтены). Параллельно могут протекать реакции деазотирования с вьщелением аммиака, реакции термодеструкции и гидрокрекинга алканов и деалкилирования аренов, реакции гидрирования ненасьпценных осколков молекул и аренов. [c.69] Одновременно с разложением надмолекулярной структуры ядра ССЕ претерпевает изменения и сольватная оболочка ввиду адсорбции ее компонентов на активных центрах катализатора. Частицы смол подвергаются деструктивному гидрированию, распадаясь на отдельные фрагменты молекул. Эти фрагменты частично диффундируют в дисперсионную среду и, адсорбируясь на активных центрах, подвергаются гидрированию слабых связей, деметаллизации и обессериванию. Часть деметаллизованных и обессеренных фрагментов смол могут участвовать в формировании сольватных слоев вокруг новых частиц низкомолекулярных асфальтенов. [c.69] Компоненты дисперсионной среды, обладая низкой молекулярной массой, диффундируют вглубь поры н, адсорбируясь на активных центрах подвергаются соответствующим химическим превращениям (гидрирование слабых связей, гидрогенолиз гетероатомных соединений, термическая деструкция). По мере протекания процессов термодеструктив-ного гидрирования компонентов сольватной оболочки и ядра ССЕ дисперсионная среда обогащается низкомолекулярными соединениями и осколками асфальтенов и смол с гетероатомами, которые с течением времени подвергаются аналогичным превращениям, как и первичные гетероатомные соединения дисперсионной среды. [c.69] В целом эффективность процесса каталитического гидрооблагораживания зависит от двух основных факторов диффузии и активности активных центров катализатора. Диффузия определяется распределением пор катализатора по размерам проходных сечений и распределением молекул дисперсионной среды, сольватной оболочки и частиц ядра ССЕ по размерам. Эффективная диффузия обеспечивается размерами пор, а активность поверхности количеством активных центров и промоторами для каждой реакции превращения гетероатомных соединений. Эти факторы и должны учитываться при разработке эффективных катализаторов. [c.70] Вернуться к основной статье