ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о катализаторах и общие сведения о каталитических процессах в нефтепереработке из "Производство синтетических катализаторов для нефтепереработки" Что такое катализатор Каталитические процессы в нефтепереработке. Катализаторы и условия их работы. Каталитический крекинг, риформинг, гидроочистка, полимеризация и алкили-рование. Типы промышленных установок. [c.7] Вещества, изменяющие скорость химических реакций, называются катализаторами. Химические реакции, протекающие с участием катализаторов, называются каталитическими, а само явление называется катализом. [c.7] Катализаторы могут быть твердыми, жидкими и газообразными. [c.7] Если катализатор и вещества, принимающие участие в каталитической реакции, находятся в одинаковом агрегатном состоянии (твердом, жидком или газообразном), то катализ называют гомогенным. Если же катализатор и вещества, участвующие в реакции, находятся в различных агрегатных состояниях, то катализ называется гетерогенным. [c.7] Многие очень важные в промышленном отношении реакции протекают с малой скоростью и без катализаторов не могут быть практически осуществлены. [c.7] Каталитические процессы нашли широкое применение в химических производствах и нефтепереработке. В качестве катализаторов применяются различные веш ества металлы и их соединения, окислы, сульфиды, соли, их смеси, некоторые природные алюмосиликатные минералы и их синтетические аналоги, кислоты, а также и различные органические соединения. Катализаторы могут быть простыми или сложными. [c.8] Многие катализаторы выпускаются на носителях, в качестве которых большей частью применяются разнообразные пористые материалы пемза, диатомит, активированный уголь, окись кремния, окись алюминия и т. д. Носители придают катализаторам большую механическую прочность и дают возможность более рационально использовать дорогие активные компоненты. [c.8] Наибольшее распространение в нефтеперерабатываюш,ей промышленности получили алюмосиликатные катализаторы крекинга, гранулированные и порошкообразные, и группа катализаторов, представляюш,их собой соединения металлов, наносимые на окись алюминия. Последние используются в процессах каталитического риформинга, гидроочистки, изомеризации. [c.8] Рассмотрим основные особенности этих процессов, связанные с условиями эксплуатации и качествами применяемых катализаторов. [c.8] Среди перечисленных выше процессов каталитический крекинг занимает пока первое место по масштабам использования на нефтеперерабатываюш,их заводах, по количествам перерабатываемого сырья и потребляемого катализатора. [c.8] Основным назначением каталитического крекинга является получение из малоценных фракций первичной перегонки нефти высококачественного автомобильного бензина с попутпым расширением ресурсов фракций дизельного топлива и получением ценного газа — сырья для химической переработки. [c.9] Процесс проводится при 450—500° С и под небольшим избыточным давлением — 0,5—1,5 ат. В процессе каталитического крекинга протекает сложный комплекс химических превращений. Главным из них является расщепление тяжелых углеводородных молекул с образованием соединений более низкого молекулярного веса. Очень важно, что при этом структура вновь образованных молекул изменяется в значительной степени в полезном для качества бензина направлении. В результате реакций крекинга тяжелые фракции нефти превращаются в бензин, углеводородные газы, кокс и газойлевые фракции. [c.9] При проведении крекинг-процесса в качестве катализаторов преимущественно применяются алюмосиликатные синтетические или природные катализаторы. В последнее время за рубежом стали применять также магнийсиликат-ные катализаторы. [c.9] Главной особенностью каталитического крекинга как промышленного процесса является его цикличность. Под действием тяжелых углеводородных остатков, являющихся неизбежным побочным продуктом реакций крекинга и осаждающихся на поверхности катализатора в виде слоя кокса, катализатор весьма быстро, в течение уже 30— 40 мин, теряет активность. Для ее восстановления катализатор необходимо подвергать регенерации, заключающейся в выжиге углеродистых отложений. За сутки работы катализатор проходит 15—20 подобных циклов крекинга и регенерации. [c.9] Технологически такая задача в промышленных установках решается или эпизодической автоматизированной сменой дутья нефтяных паров и воздуха в реакторе специальной конструкции с неподвижным катализатором, или применением систем с катализатором, движущимся по аппаратам, в которых раздельно протекают процессы крекинга и регенерации. [c.9] На установках с гранулированным катализатором в основных аппаратах (реакторе и регенераторе) он непрерывно движется сверху вниз под влиянием собственного веса. В верхние бункеры аппаратов катализатор поднимается с помощью пневмотранспорта. Примером подобной установки в нашей промышленности является установка типа 43-102. [c.10] В системах, в которых катализатор применяется в порошкообразном (пылевидном) состоянии, он находится в аппаратах в так называемом кипящем слое и циркулирует в системе. При этом используется подвижность порошков, взрыхленных воздухом, или парами крекируемого сырья. Примером подобной системы крекинга на наших заводах являются установки, условно именуемые 1-А и 1-Б. В системе установки крекинга одновременно циркулирует от 300 до 6С0 т катализатора. По мере износа циркулирующего катализатора и для компенсации его потерь система непрерывно пополняется свежим катализатором. Добавка свежего катализатора необходима также и для поддержания постоянной, так называемой равновесной его активности. [c.10] При регенерации катализатор систематически подвергается длительному воздействию высоких температур, находясь в раскаленном до 600—700° С состоянии. При неполадках или неустойчивом режиме работы установки эпизодически возможны перегревы части циркулирующего катализатора до еще более высоких температур. Катализатор должен успешно противостоять и таким кратковременным перегревам, сохраняя свою прочность и пористую структуру. [c.10] При длительной работе, особенно при малых досыпках свежего катализатора, на его поверхности накапливаются нежелательные примеси солей и металлов, заносимых перерабатываемым нефтяным сырьем. Катализатор не должен быстро отравляться этими наноЬными примесями. [c.10] При каталитическом риформинге происходит структурная перестройка углеводородных молекул без глубокого их расщепления. Важнейшей реакцией при этом является реакция ароматизации — преобразование цепеобразных молекул парафиновых углеводородов в ароматические кольца с отщеплением части водорода. Процесс протекает при температурах около 500° С и под давлением водорода большей частью от 20 до 40 ат. Катализатор используется главным образом алюмоплатиновый. В связи с этим процесс часто называют платформингом. В отдельных вариантах процесса применяется также более дешевый алюмо-молибденовый катализатор такой процесс носит название гидроформинга. [c.11] Вернуться к основной статье