Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Цеолиты — кристаллические алюмосиликаты обладают исключительно большой активностью, поэтому их применяют в смеси с
141
аморфными катализаторами (15—20% цеолитов). Но даже и в таком виде они значительно превосходят аморфные катализаторы, и применение их в нефтепереработке дает значительный экономический эффект. Основными элементами строения цеолитов, определяемыми типом исходного минерала, являются полости, соединенные между собой окнами или каналами. На рис. 68 показана структура одного из цеолитов. Пересечения сетей пор и полостей способствуют лучшему диффузионному обмену между парами сырья и продуктов реакции. Наибольшее промышленное применение получили синтетические цеолиты формы XhYc размером полостей (окон) около 1 нм. Они обладают такой же кристаллической структурой, что и фожазит (природный цеолит).
Рис. 68. Структура цеолита типа А (а) и фожазита (б)
Цеолиты содержат катионы, способные вступать в реакции обмена с другими катионами. Некоторые катионные формы, особенно содержащие трехвалентные ионы редкоземельных элементов (церия и др.), обладают большой стабильностью даже при высоких температурах и в присутствии водяного пара, который быстро отравляет аморфный алюмосиликатный катализатор.
Катализаторы имеют различный состав (табл. 6). В основном они состоят из окиси алюминия (9,7—48,8% для шариковых и 10—36% для микросферических) и окиси кремния (49,5—90% для шариковых и 63—88,1% для микросферических); кроме того, содержится немного окислов кальция, натрия и других металлов.
В последнее время наблюдается тенденция к увеличению доли окиси алюминия в цеолитсодержащих катализаторах, так как при этом повышается их теплопроводность; последнее желательно для передачи тепла (выделяющегося при выжиге кокса в регенераторе) в реактор для проведения эндотермических реакций крекинга. Увеличить содержание -в катализаторе окиси алюминия можно, тонко диспергируя (размеры кристаллов меньше 10 мкм) небольшую часть (10—20%) активного компонента кристаллического цеолита
142
Таблиця G
Характеристика алюмосиликатных катализаторов крекинга
Аморфные Кристаллически о — неолитсодержащие
шариковые микросферические шариковые микросферические
Показатели -----
стандартным РСГ-2 АШНЦ-3 ЦЕОКАР-2 A-S A-S РСГ-йц А-5 XZ-36
Химический состав, %
(масс): Al2O3 SiO2 Fe2O3 Cr2O3 РЗЭ (Re2O3) * CaO Na2O 10,36 87,15 0,63 1,54 0,32 9,70 90,00 0,15 0,27 15,54 83,52 0,18 0,58 0,18 10,80 87,06 0,20 0,80 До 0,60 10,00 84,70 0,20 3,5 1,1 До 0,30 12,00 85,00 0,15 2,50 0,10 0,27 48,80 49,50 0,20 1,20 0,27 13,00 84,29 0,13 1,70 0,88 14,90 88,10 0,05 0,05 36,00 63,00 0,09 0,07
Насыпная плотность, кг/м3 785 740 710 До 700 До 710 670 830 640 490 550
Средний диаметр частиц, MM 3—6 3—6 _ 3—6 3—4 3,5 — — — —
Удельный объем пор, мл/г 0—375 0,350 0,590 0,530 0,500 0,46 0,35 0,47 0,90 0,60
Удельная поверхность, м2/г Индекс активности » стабильности 187 32,3 25,6 195 30,0 416 42,0 32,5 264 48,7 51,4 263 49,0 50,0 200 43,0 105 52,0 245 48 51,6 440 270 89
Средний диаметр пор, 0,1 нм 80,2 72,0 56,0 80,0 77,0 92,0 135,0 76,4 — -
Редкоземельные элементы
(Re).
/
I /
в содержащей кремний матрице (обычно алюмосиликагеле, глине и др.). Выполняя роль поглотителя тепла в регенераторе, матрица в то же время отводит тепло от цеолита, обладающего термической чувствительностью, т. е. оказывает влияние как на/ стабильность, так и на активность чистого цеолита. Эти свойства цеолитсодержа-щих катализаторов резко улучшаются при введений в них окисей редкоземельных элементов, например церия.
. Рассмотрим основные свойства алюмосиликатных катализаторов для крекинга нефтяного сырья.
Активность. При каталитическом крекинге нефтяных дистиллятов целевым продуктом является бензин, выходом которого (в %) и принято оценивать каталитическую активность катализатора. Для синтетических катализаторов она составляет: для аморфных 30—42%, для цеолитсодержащих 43—55% (имеется в виду бензин с температурой конца кипения 195—204°С). Часто вместо выражения «активность» применяют выражение «индекс активности», под которым понимают выход бензина (в % масс.) при каталитическом крекинге эталонного сырья в стандартных условиях.
При снижении активности (в системах с подвижным катализатором) добавляют свежие порции катализатора, и тогда устанавливается определенный уровень его активности. Такую активность принято называть равновесной. При недостаточной активности катализатора снижается глубина превращения сырья. Ее можно увеличить повышением температуры и давления, усилением циркуляции катализатора и уменьшением подачи сырья. Однако при малых активности и избирательности катализатора такая регулировка режима может привести к снижению производительности и ухудшению технико-экономических показателей работы установки.
Избирательность. Избирательность (селективность) катализаторов крекинга нефтяных дистиллятов определяется отношением выхода бензина к выходу кокса и газа или (в отдельных случаях) отношением выхода кокса или газа при работе на данном катализаторе к выходу кокса или газа при работе на стандартном катализаторе при тех же условиях процесса и степени превращения сырья.
