Главная -> Словарь

Изомеризующий катализатор

Кривая зависимости октановой характеристики алки лата от концентрации кислоты имеет четко выраженнм максимум при концентрации 95—96% . Воз можно, что при этой концентрации благоприятно соче таются максимально высокая способность серной кис лоты к образованию первичных продуктов алкилирова ния с изомеризующей способностью . Последнее в свою очередь пред определяет образование триметилпентановых углеводе родов, обладающих высокой октановой характеристикой

Парафиновые углеводороды. В дистиллятных и остаточных фракциях нефти содержатся парафиновые углеводороды как нормального, так и изостроения. Первые, обладая наиболее высоким индексом вязкости , непригодны для смазочных масел из-за высокой температуры застывания и удаляются в процессе депарафинизации. Изопарафиновые углеводороды имеют также очень высокий индекс вязкости и обладают низкой температурой застывания, поэтому являются весьма желательными компонентами масел. Поэтому особое значение в гидрогенизаци-онных процессах производства масел имеет реакция изомеризации парафиновых углеводородов. В мягких условиях, характерных для процесса гидроочистки, эта реакция практически не протекает. Интенсивная изомеризация наблюдается в жестких условиях гидрообработки, характерных для процессов гидрокрекинга и гидроизомеризации, при применении катализаторов с высокой изомеризующей способностью. Поскольку для осуществления реакции требуется достаточно высокая температура , процесс неизбежно сопровождается расщеплением части парафиновых углеводородов с образованием легкокипящих продуктов.

Соотношение между реакциями крекинга и изомеризации высококипящих парафиновых углеводородов" в значительной мере зависит от типа применяемого катализатора. Применяя катализатор с высокой изомеризующей способностью, можно, как показано выше, получать преимущественно продукты изомеризации при подчиненном образовании продуктов расщепления. Такой подход лежит в основе процесса гадроизомеризации различного парафин-содержащего сырья . Кроме того, используя селективный катализатор, избирательно расщепляющий нормальные и малоразветвленные парафиновые углеводороды, можно удалять такие компоненты сырья в виде легких фракций при практическом отсутствии реакции изомеризации. На этом основан процесс каталитической депарафинизации нефтяного сырья . Наряду с реакциями изомеризации и крекинга возможно дегидрирование части парафинов с последующей циклизацией образующихся непредельных углеводородов . Часть полученных таким образом нафтеновых углеводородов может, в свою очередь, подвергаться дегидрированию с образованием ароматических углеводородов. Указанные продукты реакций дегидроциклизации и дегидрирования обнаружены в тяжелой фракции гидроизомеризата технического парафина .

Парафиновые углеводороды. В дистиллятных и остаточных фракциях нефти содержатся парафиновые углеводороды как нормального, так и изостроения. Первые, обладая наиболее высоким индексом вязкости , непригодны для смазочных масел из-за высокой температуры застывания и удаляются в процессе депарафинизации. Изопарафиновые углеводороды имеют также очень высокий индекс вязкости и обладают низкой температурой застывания, поэтому являются весьма желательными компонентами масел. Поэтому особое значение в гидрогенизаци-онных процессах производства масел имеет реакция изомеризации парафиновых углеводородов. В мягких условиях, характерных для процесса гидроочистки, эта реакция практически не протекает. Интенсивная изомеризация наблюдается в жестких условиях гидрообработки, характерных для процессов гидрокрекинга и гидроизомеризации, при применении катализаторов с высокой изомеризующей способностью. Поскольку для осуществления реакции требуется достаточно высокая температура , процесс неизбежно сопровождается расщеплением части парафиновых углеводородов с образованием легкокипящих продуктов.

Соотношение между реакциями крекинга и изомеризации высококипящих парафиновых углеводородов в значительной мере зависит от типа применяемого катализатора. Применяя катализатор с высокой изомеризующей способностью, можно, как показано выше, получать преимущественно продукты изомеризации при подчиненном образовании продуктов расщепления. Такой подход лежит в основе процесса гидроизомеризации различного парафин-содержащего сырья . Кроме того, используя селективный катализатор, избирательно расщепляющий нормальные и малоразветвленные парафиновые углеводороды, можно удалять такие компоненты сырья ,в виде легких фракций при практическом отсутствии реакции изомеризации. На этом основан процесс каталитической депарафинизации нефтяного сырья . Наряду с реакциями изомеризации и крекинга возможно дегидрирование части парафинов с последующей циклизацией образующихся непредельных углеводородов . Часть полученных таким образом нафтеновых углеводородов может, в свою очередь, подвергаться дегидрированию с образованием ароматических углеводородов. Указанные продукты реакций дегидроциклизации и дегидрирования обнаружены в тяжелой фракции гидроизомеризата технического парафина .

3. Гидрирование парафиновых углеводородов. В нефтяных фракциях содержатся парафины нормального и изостроения. Первые непригодны для масел из-за высокой температуры застывания, тогда как вторые наряду с высоким индексом вязкости обладают низкой температурой застывания и являются желательными компонентами масел. Поэтому необходима реакция гидроизомеризации, для осуществления которой, однако, требуются высокие температуры , а также специальные катализаторы с высокой изомеризующей способностью. Оптимальный диапазон давлений при гидроизомеризации 4—5 МПа.

Большое внимание привлекают наиболее стабильные и активные гидрокарбонильные комплексы родия. Из них HRh4 об-лгдает слишком высокой изомеризующей способностью, а наиболее интересен комплекс, модифицированный фосфиновыми лигандами HRhCO3, где R — фенильная, алкильная или АгО- и RO-группы. С этими комплексами реакция протекает уже при 0,1 — 5 МПа.

Для изомеризации алканов эффективны катализаторы, обладающие одновременно гидрирующе-дегидрирующей и изомеризующей способностью. Подобные катализаторы получают сочетанием металлов или окислов металлов с кислыми халькогенидами и цеолитами. Роль гидрирующе-дегидрирующего компонента играют перечисленные металлы и окислы, а кислотного—халькогениды и цеолиты. Используемая окись алюминия промотируется хлором или фтором в зависимости от условий ведения процесса.

Гидрокрекинг олефинов протекает значительно легче, чем парафинов. Однако можно предполагать, что гидрокрекинг углеводородов обоих классов протекает с образованием одних и тех же промежуточных продуктов. Нафтены расщепляются на углеводороды С2—С4, причем шестичленные нафтены в значительной степени изомеризуются в пятичленные; у некоторых, например у метил-циклопентана, происходит раскрытие цикла без расщепления. Гидрокрекинг полициклических нафтенов, например декалина, протекает легче, чем соответствующих нормальных парафинов ; при этом получается относительно больше парафинов изостроения и моноциклических пятичленных «афтенов. Для последующего каталитического риформинга бензина требуется катализатор с высокой изомеризующей способностью, необходимой для перевода полициклических нафтенов в шестичленные.

ляющей и изомеризующей способностью. Ниже приводится техниче-

Направленные химические преобразования содержащихся в сырье нежелательных соединений дают возможность повысить выход масел за счет образующихся из этих соединений продуктов. Исключение процессов физического разделения позволяет избежать получения малоценных побочных продуктов, например концентратов тяжелых аренов и смол. Все побочные продукты гидрогенизационных процессов масляного направления находят квалифицированное применение. Высокие выход масел и качество основных и побочных продуктов обеспечивают экономическую эффективность этих процессов. Интенсивная изомеризация алканов наблюдается в жестких условиях гидрообработки, характерных для процессов изомеризации при применении катализаторов с высокой изомеризующей способностью.

ште, а также нельзя рассматривать оксиды алюминия is качестве обессеривающего катализатора. В случае богатого олефинами сырья оксид алюминия может служить, в первую очередь, как изомеризующий катализатор, что доказано исследованиями Н. Д. Зелинского . Между тем установление степени повышения октанового числа за счет обессеривающего, изомеризую-щого либо гидрирующего действия алюмосиликатеых катализаторов является задачей большой важности, решение которой позволит выбрать окончательную схему каталитической очистки дистиллятов риформинга, пиролиза и крекинга.

1 - распределитель, 2 - штуцер, 3 - днище верхнее, 4 - кожух, 5 - корпус, 6 - тарелка, 7 - футеровка, 8 - желоб, 9 - катализатор, 10 - труба центральная, 11 - пояс опорный, 12 - опора, 13 - днище нижнее, 14 - шары фарфоровые. Изомеризующий катализатор обычно наносится на кислотный носитель , который ускоряет реакции гидрирования - дегидрирования.

Реакция дегидрирования широко используется для изучения индивидуального и группового состава циклоалканов различных фракций нефти, а также лежит в основе промышленного процесса облагораживания прямогонных бензинов каталитического рифор-минга . При риформинге одновременно протекают процессы дегидрогенизации гексанов, дегидроциклизации нормальных алка-нов и изомеризации пятичленных циклоалканов в шестичленные. Риформинг проводится при 480—500 °С, давлении 3,6—4,0 МПа. Применяется бифункциональный катализатор АП-64, содержащий 0,60—0,65 % платины на оксиде алюминия . Более эффективен полиметаллический платино-рениевый катализатор типа КР-Ю2, КР-104А, позволяющий осуществлять риформинг при меньшем давлении 1,4—2,0 МПа. В процессе риформинга сырье претерпевает следующие изменения:

При платфоршнге в качестве катализатора применяется А^5и40а. Как известно, платина является дегидрирующим катализатором, а оксид алюминия, активированный кислотами, представляет собой изомеризующий катализатор. Поэтому такие катализаторы называются бифункциональными.

ность в реакциях превращения углеводородов описано в литературе . Изомеризующий катализатор MB 5 390 фирмы «Линде» был разработан специально для изомеризации пентана и гексана нормального строения в условиях умеренной температуры. Основные показатели этого катализатора приведены в табл. 5.

Для более глубокого изучения бифункциональных катализаторов были проведены обширные лабораторные исследования на индивидуальных углеводородах. Например, циклогексан, метилциклопентан и полученные из обоих этих углеводородов алкены подвергали гидрированию при 510° С, давлении водорода 21 am и объемной скорости 3 ч—1 . В каждой серии опытов применяли изомеризующий катализатор, дегидрирующий катализатор и бифункциональный, сочетающий обе эти функции. Циклогексан не претерпевал значительных изменений в присутствии изомеризующего катализатора, но в сильной степени ароматизировался в присутствии дегидрирующего или бифункционального катализатора. Ни один из монофункци-

В реакциях изомеризации значение катализа особенно велико, так как с понижением температуры реакции увеличивается равновесное содержание изомеров разветвленного строения. Кроме того, в области низких температур снижается интенсивность нежелательных побочных реакций крекин^ га или диспропорционирования. Важнейшее требование, предъявляемое к изомеризующим катализаторам, сводится поэтому к достижению приемлемых для промышленного процесса скоростей реакции при минимальной температуре процесса. Логично ожидать, что для образования карбоний-ио-нов и последующей внутримолекулярной перегруппировки углеводородов потребуются сильно кислотные активные центры. Примером сильной кислоты, которая может использоваться как изомеризующий катализатор, является система хлористый алюминий — хлористый водород.

Как было указано в разделе, посвященном бифункциональным катализаторам риформинга, регулирование кислотности носителя позволяет увеличить гидроизомеризующую активность платиновых катализаторов. Ряд катализаторов, основанных на этом принципе, уже применяется в промышленных процессах или находится в стадии разработки. Так, в процессе пе-некс , используемом на заводе «Филлипс петролеум» в Боргере, шт. Техас, для изомеризаци