ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пути улучшения свойств циркулирующего катализатора из "Алюмосиликатные катализаторы и изменение их свойств при крекинге нефтепродуктов" Некоторые причины старения алюмосиликатного катализатора. [c.87] Из изложенного выше можно заключить, что основная причина снижения активности катализатора в промышленных установках — перегрев частиц катализатора ири регенерации. Однако такое объяснение может быть принято лишь при концентрации кокса на активных частицах достаточно высокой для того, чтобы вызвать спекание п разрушение катализатора прп обычной температуре регенерации. [c.87] Зная количество кокса, отложенного на равновесном катализаторе и на свежих частицах, можно рассчитать степень регенерации последних при условии, что длительность выжига обеспечивает полное удаление кокса с равновесного катализатора. Время, необходимое для регенерации равновесного катализатора, находят по формуле, приведенной в работе [93]. [c.88] Было рассчитано количество остаточного кокса в частицах свежего катализатора активностью 36 пунктов, если их добавлять в систему установок, имеющих равновесные катализаторы активностью от 29 до 36 пунктов. Принималось, что во всех случаях равновесный катализатор в реакторе закоксовывается до 1,8%, а в регенераторе он полностью регенерируется. Расчеты показали, что с увеличением разницы в активностях смешиваемых катализаторов концентрация остаточного кокса на свежих частицах сильно возрастает, особенно в случае переработки тяжелого сырья (рис. 40). [c.88] Таким образом, расчетные и экспериментальные данные показывают, что при переработке тяжелого сырья на частицах свежего катализатора действительно накапливается большое количество кокса. Учитывая это, дезактивацию катализатора в промышленных условиях можно представить следующим образом. [c.89] За время работы катализатора технологический режим переработки и качество сырья неоднократно изменяются. В связи с этим на одной и той же частице возникает несколько сферических зон спекания при этом каждая последующая образуется за пределами предыдущей, так как ранее существовавшие зоны в той или иной степени экранируют центральную часть катализатора. Отчасти это объясняет большую трудность избавления от остаточного кокса в условиях промышленной установки, чем от свежеотложенного. После многократных перегревов свежих частиц и образования нескольких внутренних зон спекания их активность довольно быстро падает почти до уровня активности циркулирующего катализатора. Поскольку процесс стабилизации догружаемого свежего катализатора происходит в жестких условиях, снижение активности сопровождается большими потерями добавляемого катализатора из-за растрескивания. [c.90] Перекоксовывание активных частиц и их перегрев нельзя обнаружить обычными методами контроля, так как свежего катализатора добавляют не более 2—3% от его общей массы, находящейся на установке. Поэтому режим, характеризующий работу циркулирующего катализатора, не отражает истинных условий работы свежих частиц. Разница между условиями работы частиц свежего и равновесного катализатора тем больше, чем больше разница в их активности. При низкой активности циркулирующего катализатора создается впечатление, что он работает в относительно мягких условиях — на нем образуется мало кокса и для охлаждения катализатора в регенераторе требуется небольшое количество змеевиков. В то же время условия эксплуатации активных частиц наиболее тяжелые, так как при низкой активности циркулирующего катализатора в реакторе обычно несколько ужесточают режим крекинга. [c.90] Остаточный кокс накапливается наиболее интенсивно на крупных шариках катализатора, и они разрушаются в наибольшей степени. Более мелкие частицы равной активности устойчивее. Отчасти поэтому чем тяжелее перерабатываемое сырье, тем мельче циркулирующий катализатор. Кроме того, происходит усадка более крупных частиц, которые при этом становятся прочнее. Следует также учесть, что равновесный катализатор обладает низкой активностью, повышенной механической прочностью и разрушается в основном за счет истирания, что способствует его накоплению в системе. [c.90] На катализатор определенное действие оказывает и водяной пар, и обычные температурные условия регенерации, а также металлы. В присутствии металлов снижается температура начала спекания, а при наличии тяжелых металлов в частицах они закок-совываются гораздо интенсивнее. [c.90] Улучшение условий эксплуатации катализатора. Одна из причин перекоксовывания отдельных частиц катализатора при переработке тяжелого сырья — неравномерное распределение по слою катализатора жидкой фазы. На некоторых промышленных установках внедрены разработанные во ВНИИНП специальные устройства для смешения с катализатором парожидкостного сырья. Они не только улучшают смешение катализатора с сырьем, но и предохраняют стенки верхней, незаполненной катализатором части реактора от отложений кокса. [c.91] На установках с пылевидным катализатором перекоксовывание отдельных частиц происходит вследствие разной продолжительности их пребывания в реакторе и регенераторе. В аппаратах с кипящим слоем этот недостаток устраняется их секционированием. На установках с кипящим слоем наибольшее количество кокса накапливается на частицах, которые из реактора выносятся в колонну с парами продуктов. В колонне они пропитываются наиболее тяжелыми фракциями и возвращаются с потоком тяжелого газойля и сырья в реактор, где за счет этих адсорбированных углеводородов на них откладывается дополнительное количество кокса. Такие частицы в наибольшей степени подвержены спеканию и разрушению в процессе регенерации. Предотвратить это ухудшение катализатора можно, по-видимому, путем тщательного контроля за системой сепарации продуктов реакции от катализатора и ее усовершенствования. [c.91] Общего улучшения условий работы катализатора можно достичь известными методами, позволяющими снизить образование кокса в стадии крекинга или распределить его по большей массе катализатора. Выход кокса уменьшается (при равной глубине превращения) повышением температуры и соответственным уменьшением времени контакта катализатора с сырьем. Рапространен-ным методом является также повышение кратности циркуляции катализатора. В этом случае кокс распределяется по большой массе катализатора. Поэтому, несмотря на некоторое увеличение выхода кокса в % на сырье, содержание кокса в катализаторе снижается, а следовательно, уменьшается и перегрев частиц при регенерации. Повышение кратности циркуляции имеет и ряд других важных преимуществ увеличивается выход и качество продуктов крекинга, возрастает количество тепла, вносимого с катализатором в реактор. Это позволяет уменьшить число охлаждающих змеевиков в регенераторе и одновременно снизить расход топлива на предварительный нагрев сырья. Увеличение кратности циркуляции связано с некоторыми трудностями — возрастает количество кокса, которое необходимо выжигать в регенераторе, уменьшается длительность пребывания катализатора в регенераторе, увеличивается теплота сгорания кокса, из-за большого содержания в нем водорода осложняется работа отпарной зоны реактора [105, 106]. [c.91] Поскольку условия регенерации оказывают большое влияние на старение и разрушение алюмосиликатного катализатора, были проведены специальные исследования работы регенератора [146— 150]. Оказалось, что воздух, подаваемый в аппарат, используется неэффективно вследствие неравномерного его распределения по сечению регенератора. Лишь 30% проходит через слой катализатора (т. е. может быть использовано для выжига коксовых отложений с его поверхности). Преобладающая часть воздуха из-за несовершенства конструкции аппарата проходит вдоль стенок регенератора и в его центральной части. В связи с этим были разработаны конструкции устройств для равномерного распределения воздуха по сечению регенератора и вывода дымовых газов из слоя катализатора. [c.92] Мероприятия, обеспечивающие уменьшение образования кокса, не могут устранить перекоксовывания наиболее активных частиц циркулирующего катализатора. Этого хможно добиться путем сужения диапазона его активности. В настоящее время катализатор, используемый на установках, где перерабатывают тяжелое сырье, имеет активность от нуля до 36—37 пунктов. Полностью спекшиеся частицы являются балластом из-за расходуемой энергии на его циркуляцию. Так как спекшиеся частицы катализатора обладают повышенной механической прочностью и практически в регенераторе не растрескиваются, вывод их из системы за счет износа осуществляется медленно, и на установке происходит накопление таких частиц. В некоторых случаях количество их достигает 30% и более. Поэтому возникает необходимость в избирательном удалении такого катализатора из системы. Разработано [111, 112] два метода выделения неактивных шариков. По одному из них тяжелые неактивные шарики концентрируются в нижней части плотного кипящего слоя, по другому для этой цели применяют вибрацию. [c.92] В некоторых случаях в систему установки, перерабатывающей тяжелое сырье, добавляют катализатор с пониженным индексом активности, который прошел стабилизацию на другой установке, работающей на облегченном сырье. В этом случае разница между активностью добавляемого и циркулирующего катализатора также снижается. [c.93] В результате перекоксовывание, перегрев, старение и разруше-,ние активных частиц, а следовательно, расход катализатора на обеих установках уменьшается и равновесная активность его возрастает. [c.93] Приведенный перечень мероприятий, способствующих облегчению условий работы катализатора, не является полным. Сюда можно отнести также увеличение объема регенератора с целью проведения выжига кокса при более низких температурах, борьбу с догоранием СО в слое катализатора или в непосредственной близости от него, улучшение распределения воздуха по высоте и сечению регенератора и др. Таким образом, существует еще много возможностей повышения активности циркулирующего катализатора за счет устранения причин, вызывающих его перегрев. [c.93] Активность катализатора крекинга при эксплуатации на промышленных установках снижается главным образом вследствие уменьшения его удельной поверхности и преимущественного износа активной части. [c.93] При циркуляции катализатор стареет значительно быстрее, чем когда он неподвижен в аппаратах промышленной установки или когда подвергается действию рабочей температуры и среды в лабораторных условиях. Удельная поверхность и структура изменяются в основном за счет объемной диффузии. Наиболее интенсивно старение протекает в начальный период работы катализатора. С утяжелением перерабатываемого сырья спекание катализатора усиливается. [c.93] Особенности изменения структуры катализатора на промышленных установках связаны с двойственным влиянием образующегося кокса. Он замедляет спекание при нагреве катализатора в среде инертных газов и водяного пара. При выжиге кокса спекание ускоряется. Это связано с перегревом в процессе регенерации частиц катализатора, по сравнению с температурой газового потока, на 150—200 °С. Перегреваются также отдельные участки частичек катализатора. Перегревы и защитное действие оставшегося кокса приводят к быстрому и неравномерному спеканию частиц по глубине. [c.93] Вернуться к основной статье