Главная -> Словарь

Катализаторов позволяют

следовательно, тепловые загрязнения окружающей среды также м янимальны. Энергосбережению способствуют: укрупнение и энер — гс'технологическое комбинирование процессов; переход на непрерывные технологии; совершенствование процессов разделения; применение активных и селективных катализаторов, позволяющих проводить процессы при пониженных температурах и давлениях; рациональная организация и оптимизация тепловых схем и схем рекуперации энергетического потенциала отходящих потоков; снижение гидравлического сопротивления в системах и потерь тепла в окружающую среду и т.д. Нефтеперерабатывающие и нефтехими — чоские предприятия являются крупными потребителями топлива и энергии. В их энергетическом балансе на долю прямого топлива приходится 43 — 45 %, тепловой энергии — 40 — 42 % и электрической — 13—15 %. Полезное использование энергетических ресурсов не превышает 40 — 42 %, что приводит к перерасходу топлива и образованию тепловых выбросов в окружающую среду;

Высокомолекулярные 'нефтяные фракции и остатки характеризуются высдкЫИ-одержанием асфальто-смолистых веществ и наличием примесей металлов, что приводит к повышенному коксообразованию и отравлению катализатора. В связи с этим весьма актуальными являются поиск и разработка технологий с применением катализаторов, позволяющих эффективно перерабатывать сырье такого качества.

Учитывая, что изомеризация — процесс низкотемпературный, весьма важным является подбор катализаторов, позволяющих снизить температуру процесса. Фирма Репех предложила для промышленной изомеризации н-пентана и н-гексана катализатор, позволивший снизить температуру в реакторе до 250 °С. Это — активированный кислотный носитель, цеолит, с очень низким содержанием натрия и нанесенным на его поверхность тонкодисперсным благородным металлом. К сырью изомеризации непрерывно добавляется промотор — хлорорганическое соединение, которое превращается в реакторе в НС1. При однократном пропуске сырья получаются выходы изомеров, близкие к равновесным, и можно получить бензин с октановым числом 83 .

Одним из важнейших направлений в развитии нефтеперерабатывающей промышленности является производство высококачественного малосернистого моторного топлива в процессе гидроочистки средних дистиллятов из сернистых и высокосернистых нефтей. Общая мощность установок гидроочистки на Куйбышевском НПЗ позволяет гидрообессеривать на них основную часть дизельного топлива и выпускать товарную продукцию с содержанием серы 0,2-0,5% мае. Однако проблемы охраны окружающей среды, требования к повышению надежности и долговечности двигателей внутреннего сгорания предполагает дальнейшее снижение содержания серы в средних дистиллятах. Наряду с этим интенсификация процесса гидроочистки средних дистиллятов нефти требует разработки катализаторов, позволяющих повысить объемную скорость процесса до 6-8 час" при одновременном снижении содержания серы в гидрогенизате до 0,1% мае.. Однако существующие промышленные катализаторы не обеспечивают снижение содержания сернистых соединений до 0,1-0,25% мае. в средних дистиллятах из

2) оптимальное использование энергии и топлива. Производство должно осуществляться при минимальных затратах энергии и топлива на единицу продукции и, следовательно, тепловые загрязнения окружающей среды также минимальны. Энергосбережению способствуют: укрупнение и энерготехнологическое комбинирование процессов; переход на непрерывные технологии; совершенствование процессов разделения; применение активных и селективных катализаторов, позволяющих проводить процессы при пониженных температурах, и давлениях; рациональная организация и оптимизация тепловых схем и схем рекуперации энергетического потенциала отходящих потоков; снижение гидравлического сопротивления в системах и потерь тепла в окружающую среду и т.д. Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия являются крупными потребителями топлива и энергии. В их энергетическом балансе на долю прямого топлива приходится 43 - 45%, тепловой энергии - 40 -42% и электрической - 13 - 15%. Полезное использование энергетических ресурсов не превышает 40 - 42%, что приводит к перерасходу топлива и образованию тепловых выбросов в окружающую среду;

Для переноса максимального количества серы из регенератора в реактор требуется соблюдать определенные условия. В частности, необходимо содержание кокса на катализаторе поддерживать на низком уровне, регенерировать катализатор в избытке воздуха и располагать большим числом активных центров на каталитической поверхности. Предполагается, что этот вариант может в экономическом отношении конкурировать с традиционными методами очистки . Если серы в сырье более 2,0% , в коксе содержание ее такое, что степень извлечения оксидов серы из газов регенерации составляет менее 50%. Поэтому в настоящее время проводят исследования с целью создания катализаторов, позволяющих улавливать до 80-90% оксидов серы.

Теоретические основы процесса гидрокрекинга изложены в работах . В первой половине XX в. этот процесс использовался в Европе для промышленной переработки углей, смол и тяжелых нефтяных остатков . В последнее десятилетие гидрокрекинг начали применять в США и в других странах для переработки в основном средних и тяжелых нефтяных дистиллятов и в меньшей мере нефтяных остатков в бензины, специальные керосины и дизельные топлива. Основное отличие новейших модификаций гидрокрекинга от первоначальных — применение более активных и селективных катализаторов, позволяющих вести процесс при более низких давлениях, и возможность регенерации катализаторов без выгрузки их из реакторов . . ,

В результате риформинга наиболее глубокому превращению подвергаются нафтеновые углеводороды, дегидроциклизация парафиновых углеводородов требует активных катализаторов и умеренных давлений. Общей тенденцией развития промышленного процесса риформинга является разработка высокоактивных и селективных катализаторов, позволяющих получать компоненты бензина с октановым числом до 100 . Высокое парциальное давление водорода, поддерживаемое в процессе риформинга, препятствует протеканию реакций уплотнения, но тормозит и целевые реакции ароматизации. Вследствие этого давление в промышленных системах риформинга, достигающее на многих установках 3—4 МПа , стремятся снизить до 1,5—2 МПа и ниже.

Высокомолекулярные нефтяные фракции и остатки характеризуются высоким содержанием асфальто-смолистых веществ и наличием примесей металлов, что приводит к повышенному коксообразованию и отравлению катализатора. В связи с этим весьма актуальными являются поиск и разработка технологий с применением катализаторов, позволяющих эффективно перерабатывать сырье такого качества.

Жидкие полимеры, используемые в качестве компонентов топлив и смазочных масел, вырабатываются нефтяной промышленностью уже давно. Твердые полимеры низших олефинов, применяемые в качестве синтетических каучуков и пластмасс, разработаны значительно позднее, но промышленное значение их непрерывно растет. В связи с разработкой новых твердых, так называемых, копирующих катализаторов, позволяющих получать полимеры, характеризующиеся заданным стереорегулярным строением, производство таких высоко-полимеров будет быстро и неуклонно развиваться.

Реакции изомеризации являются обратимыми с небольшим экзотермиче-, ским эффектом. В связи с этим одним из направлений совершенствования процессов изомеризации является разработка эффективных катализаторов, позволяющих проводить реакцию при более низких температурах. Однако даже самые эффективные катализаторы не могут обеспечить полную изомеризацию при однопроточном процессе, так как она ограничивается равновесной концентрацией изоалканов при данной температуре . Полная изомеризация с получением продукта с максимальным октановым числом может быть достигнута при его дальнейшей дистилляции, рециркуляции и разделении на молекулярных ситах, при этом октановое число изомеризата составляет 90-92 ,

Зависимости изменения удельного объема пор и их радиуса от величины поверхности при прокалке и пропарке катализаторов позволяют судить о преобладающем механизме спекания. На рис. 16—18 кривая 1 соответствует поверхностно-диффузионному меха-

iK, сырью, используемому для получения масел, предъявляют определенные требования. Содержание в нем примесей, дезактивирующих катализатор, строго регламентировано. К таким примесям относятся высокомолекулярные смолистые и асфальтоподобные вещества, азотистые, а в ряде случаев и сернистые соединения. Тщательная подготовка сырья и применение специальных катализаторов позволяют довести пробег установок до 5,5 тыс. ч, а общий срок службы катализатора — до 10—12 тыс. ч J

Таким образом, применение исследованных катализаторов в промышленных процессах получения элементарной серы окислением сероводорода позволит решить актуальные экологические проблемы, связанные с необходимостью переработки высокосернистых нефтей в регионе и ужесточением экологических нормативов по выбросам сернистых соединений в атмосферу. Высокие эксплуатационные показатели железооксидного и титаноксидного катализаторов позволяют рекомендовать их для внедрения с целью повышения эффективности процессов серополучения на нефтеперерабатывающих заводах.

Аналогия в поведении гидрогенизационных и каталитических процессов и связь их с физическими явлениями на поверхности катализаторов позволяют обосновать новое научно-прикладное направление — физико-химическую технологию каталитических процессов, которая более подробно описана в главе V.

Основными технологическими параметрами гидрокрекинга являются температура, давление водорода, объемная скорость подачи сырья, соотношение между циркулирующим водородсодержа-щим газом и сырьем , содержание водорода в циркулирующем газе. Изменение этих параметров и применение различных катализаторов позволяют создать целый ряд процессов самого разного назначения. Ниже описываются некоторые из них.

1. При фотохимическом и термическом хлорировании углеводородов их углеродный скелет не изменяется, если только температурные условия и отсутствие катализаторов позволяют избежать пиролиза.

Интенсивность любой из этих реакций может изменяться в весьма широких пределах в зависимости от продолжительности, температуры и парциального давления водорода. Потенциально при соответствующем выборе катализатора и условий водород способен тем или иным способом взаимодействовать с любым углеводородным компонентом нефти практически при любых температуре и давлении. Обычно температура промышленных процессов не превышает приблизительно 540° С, а давление — около 700 am. Как правило, с повышением температуры усиливаются реакции гидрокрекинга, т. е. реакции, при которых происходит разрыв связей углерод — углерод, например деалкилирование, разрыв колец, разрыв цепей. Если парциальное давление водорода недостаточно высокое, то одновременно происходит также разрыв связей углерод — водород, сопровождающийся выделением молекулярного водорода и образованием алкенов и ароматических углеводородов. Хотя интервалы температур, при которых проводят термический крекинг и гидрирование, практически совпадают, применение катализаторов и малая продолжительность реакций, а также присутствие водорода подавляют нежелательные термические реакции, которые неизбежно протекали бы при обычных условиях. Повышение давления благоприятствует образованию связей углерод — водород и насыщению кратных связей углерод — углерод. При достаточно низких давлениях алканы претерпевают дегидрирование до алкенов и циклизацию в ароматические углеводороды; цикланы дегидрируются до алкенов и ароматических углеводородов, а пяти-членные цикланы изомеризуются и дегидрируются до ароматических. Практически при любых условиях гидрирования в той или иной степени происходит изомеризация углеводородных цепей и колец. Выбор надлежащих условий и применение достаточно активных катализаторов позволяют достигнуть преобладания любой из рассмотренных реакций, т. е. высокой Избирательности превращения углеводородов в целевые продукты.

Процесс риформинга с ПРК характеризуется простой технологической схемой, небольшими капиталовложениями и эксплуатационными затратами и относительно легкой управляемостью. В связи с этим целесообразно строительство установок риформинга небольшой мощности, причём совершенствование технологии и применение современных катализаторов позволяют повысить выход стабильного риформата и водорода, а также увеличить время межрегенерационного цикла эксплуатации установок. В настоящее время суммарная мощность риформинга с ПРК составляет более 60% от общей производительности всех модификаций каталитического риформинга.

Первая глава диссертации посвящена обзору отечественных и зарубежных литературных источников по теме диссертации. Рассмотрены структура сырья, используемого в процессе пиролиза, различные способы пиролиза и современные тенденции развития процесса в нашей стране и за рубежом. Сделан обзор различных катализаторов, исследованных с точки зрения применения их в процессе каталитического пиролиза. Рассмотрены различные варианты аппаратурного оформления каталитического пиролиза для внедрения в промышленности. Предлагаемые в литературе способы пиролиза, базирующиеся на применении це-олитсодержащих катализаторов, позволяют повысить эффективность процесса пиролиза, во-первых, за счет возможности вовлечения в процесс тяжелого сырья , во-вторых, за счет использования системы каталитического крекинга .

Высокая активность и термостабильность современных катализаторов позволяют проводить крекинг при высоких температурах и малом времени контакта, что приводит к заметному уменьшению вклада вторичных реакций.

Достижения в усовершенствовании методов приготовления катализаторов позволяют получать множество оксидов, сульфидов, оксисульфидов и других сложных веществ с заданными физическими и химическими свойствами . Распределение пор по радиусам, удельная поверхность и кислотность — вот основные характеристики катализаторов для гидрокрекинга больших ароматических молекул. Такие операции приготовления, как осаждение геля, постепенное изменение рН, получение аэрогелей, пирогелей и твердых гелей, — были полезными для получения таких смешанных оксидов, как TiO2-SiO2, A12O3-•MgO и ZrO2-TiO2, с различными распределением пор по радиусам и кислотностью. Ожидается, что многие из этих технических приемов могут оказаться важными для синтеза новых катализаторов.