ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цеолиты и цеолитсодержащие катализаторы из "Каталитические процессы в нефтепереработке" Рассмотрим состав, структуру и основные свойства ряда цеолитов, имея в виду их применение во многих каталитических процессах нефтепереработки. [c.52] Эффективность цеолитсодержащих катализаторов во многом объясняется их химическим составом и строением. Основными элементами структуры цеолитов, определяемыми типом исходного минерала, являются полости, соединенные между собой окнами и каналами (рис. 18). ГТересеченные сети пор и полости способствуют лучшему диффузионному обмену между парами сырья и продуктами реакции. Наибольшее промышленное применение получили синтетические цеолиты форм X и У с полостями и окнами размером около 10 А. Они обладают. такой же кристаллической структурой, что и фожазит — цеолит, встречающийся в природе. [c.53] При изготовлении катализаторов содержание натрия снижают до минимума, так как в его присутствии при высоких температурах в средах, содержащих водяной пар, резко снижается активность и стабильность катализатора. При замене в цеолите одновалентного металла (Na) на двухвалентный и более, например на кальций, рений, церий н др., его структурная характеристика изменяется (увеличивается размер пор) прн этом благодаря наличию на внутренней поверхности кристаллов цеолитов кислотных центров активность катализатора возрастает. Чем больше окнслов кремния и чем меньше окислов алюминия в решетке цеолита, тем больше расстояние между атомами алюминия. Следовательно, валентные связи между атомами алюминия -и других трехвалентных металлов все больше ослабевают, и образуются сильно выраженные диполи. Прн этом активность кислотных центров возрастает. Применяя цеолиты с различными типами решеток и различными катионами металлов, можно регулировать каталитические свойств а цеолитов и получать катализаторы различного назначения. [c.54] Адсорбционные свойства цеолитов проявляются после их обезвоживания, так как в процессе синтеза полости кристаллов заполняются молекулами воды. Она может быть удалена нз кристаллов при нагревании до 300— 50 °С. При этом решетка большинства цеолитов сохраняе-j свою структуру. После дегидратации цеолиты обладают высокой адсорбционной емкостью. Объем пустот в них может составить до 50% общего объема кристаллов. Важной особенностью решетки цеолита является высокая термостабнльность. Так, цеолит NaA устойчив до 650 С, NaY —до 700—750 °С, aY —до 800 °С, LaY —до 850 °С. Термостабильность цеолитов возрастает с увеличением содержания в них кремнезема, а также размеров катиона [34]. [c.54] Цеолиты обладают исключительно большой активностью. Поэтому их применяют в смеси с аморфными катализаторами. В цеолитсодержащих катализаторах крекинга обычно содержится 15— 20% (масс.) цеолиМв. Но даже и в таком виде они значительно превосходят (по показателям работы установки) аморфные катализаторы, и применение их дает значительный экономический эффект. В промышленной практике применяют алюмосиликатные катализаторы. (в основном цеолитсодержащие) — микросферические или размолотые — порошкообразные — для процессов флюид или шарообразные размером 3—5 мм — для процессов с движущимся слоем катализатора. Учитывая непрочность, высокие стоимость и активность цеолитов, а также для обеспечения легкого проникновения молекул сырья к зернам цеолита и отвода продуктов крекинга и подачи воздуха к коксу, отложившемуся на катализаторе (с целью его окислительной регенерации), в цеолит вводят механически прочную матрицу. Хорошими матрицами служат синтетические аморфные алюмосиликаты, структура которых характеризуется широким диапазоном размеров пор. [c.55] Поскольку в цеолитах для каждого катиона имеется два размера пор, полостей и окон, то при введении их в алюмосиликат регулярность структуры катализатора повышается. При этом можно получить желаемый преимущественный размер пор и таким способам повысить селективность катализатора. Так, если катализатор содержит цеолит типа А, размер его пор не превышает 4—5 А. В такие поры свободно проникает пропилен и не проходит изобутилен. Поэтому на таком катализаторе можно селективно проводить реакцию полимеризации пропилена, находящегося в смеси с изобутиленом. Из цеолитов с порами размером несколько больше 5 А можно получать катализаторы для селективного крекинга парафинов нормального строения, находящихся в смеси с изопа-рафиновыми углеводородами. Последние лишь незначительно подвергаются крекингу [35]. [c.55] Цеолитсодержащие катализаторы типов ХиУ (размер пор 9—10 А) можно использовать для крекинга сырья широкого фракционного состава. При этом более крупные молекулы сырья распадаются на внешней поверхности катализатора, а низком олекулярные частицы сырья и продукты реакций реагируют на внутренней его поверхности. Поскольку кокс в основном образуется из крупных молекул углеводородов, он откладывается в значительной мере на внешней поверхности. На активных центрах внутренней поверхности катализатора интенсивно протекают реакции изомеризации, перераспределения водорода и ароматизации. В результате продукты крекинга содержат больше углеводородов изостроения и ароматических и меньше непредельных углеводородов, чем при использовании аморфных алюмосиликатных катализаторов. [c.55] Вернуться к основной статье