Главная -> Словарь

Каталитическим процессом

Катализатор. Из всех многочисленных катализаторов, рекомендуемых патентами, наиболее оправдали себя для окисления парафинов соли марганца, например перманганат калия . В противоположность другим каталитическим процессам, при которых применяется более или менее определенный катализатор, в данном случае вещество, собственно говоря и являющееся ускорителем реакции, образуется только в самом процессе.

Кратность циркуляции катализатора Kqic — параметр, употребляемый только к каталитическим процессам, осуществляемым с циркуляцией катализатора между реактором и регенератором. Кцк определяется как отношение количеств катализатора к сырью, подаваемых в реактор в единицу времени. По кинетическому признаку К к характеризует концентрацию катализатора в реагирующей системе: чем выше К к, тем на большей реакционной поверхности катализатора осуществляется гетерогенная каталитическая реакция. Следует добавить, что величина К к влияет и на тепловой баланс реакторного блока.

Современный уровень развития научных разработок и технологических процессов позволяет получать из нефтяных остатков широкую гамму товарных нефтепродуктов, а также ценные углеродные продукты на базе высококачественного нефтяного кокса. Ведущая роль в решении этой проблемы отводится водородным каталитическим процессам, позволяющим за счет деметаллизации, удаления серы и насыщения водородом подготовить нефтяные остатки для дальнейшей их переработки.

Классификация и номенклатура катализаторов могут найти применение в публикациях, посвященных катализаторам и каталитическим процессам. Особенно полезны они при составлении справочников о катализаторах. Подтверждением этого служит настоящая работа, которая является в значительной мере справочником о катализаторах конверсии углеводородов. Обработка опубликованных материалов о катализаторах на основе рассмотренной классификации с применением соответствующей номенклатуры упростит отыскание необходимых сведений о способах получения и условиях эксплуатации катализаторов.

Требования к каталитическим процессам в значительной степени определяются составом и характеристиками углеводородного сырья , а также активностью и селективностью используемых катализаторов. Режимы современных установок каталитического крекинга отличаются высокими температурами процесса и скоростями подачи сырья, повышенными давлениями в реакторном блоке.

отдельных нефтяных фракций к сложным химическим, в том числе каталитическим процессам глубокой переработки нефтяного сырья, аапраиленным на получение высококачественных топлив, масел и сырья для химического синтеза различных продуктов. В настоя-цее время на нефтехимических заводах получают мономеры, полимеры, ингибиторы, стабилизаторы, различного рода присадки к маслам и топливам, синтетические масла и др. Новые химические процессы позволили значительно увеличить ассортимент продуктов, вырабатываемых из нефтяного сырья, а главное улучшить их качество.

Каталитическое гидродеалкилирование используется в процессах «Хайдил» , «Детол» и «Пиротол» . Процессы осуществляют при 600—650 °С и давлении 3,5—6 МПа. В процессе «Хайдил», предположительно, используют алюмо-кобальт-молибденовый катализатор, который регенерируют каждые 3—4 месяца. В процессе «Детол», по литературным данным, применяют алюмо-хромовый катализатор с добавками щелочных и щелочноземельных металлов. В процессах каталитического гидродеалкилирования степень превращения толуола за проход — 60—80%, селективность образования бензола — свыше 95%, что соответствует выходу бензола 80—83% на превращенный толуол. Процесс «Пиротол» предназначен для переработки бензинов пиролиза, в схеме процесса предусмотрена гидроочистка сырья. В условиях процесса алкилароматические углеводороды подвергаются гидродеалкилированию, а насыщенные — гидрокрекингу в газообразные продукты. Бензол выделяют ректификацией. Термическое гидродеалкилирование осуществляют при 700—800 °С и давлении 4,0—6,0 МПа по схеме, аналогичной каталитическим процессам. Отличием является отсутствие оборудования для регенерации катализатора и применение высоколегированных сталей типа «инколлой» для изготовления отдельных частей реакционного узла. Эксплуатируются процессы HDA , THD и МНС . В схеме процесса МНС предусмотрена гидростабилизация и гидроочистка фракции 70—150 °С пиролизного бензина. Гидроочищенное сырье в потоке поступает в реактор гидродеалкилирования. Материальные балансы деалкилирования толуола и бензинов пиролиза в термических и каталитических процессах близки.

Несмотря на это обстоятельство, наблюдается бурный рост мощностей по замедленному коксованию и производству нефтяного кокса. Это обуславливается, прежде всего, за счет замечательного свойства процесса, связанного с деметаллизацией и деасфальтизацией нефтяного сырья. Дело в том, что к настоящему времени в мировой нефтепереработке наблюдается повышение содержания серы и металлов в добываемых нефтях, и очень остро стоит вопрос о разработке рациональной схемы производства моторных топлив из остатков сернистых и высокосернистых нефтей. Проблема заключается в том, что каталитическая переработка остатков типа мазутов и гудронов, содержащих большое количество металлов, сопровождается быстрой дезактивацией катализаторов за счет высокого содержания металлов и быстрым закоксовыванием катализаторов за счет высокого содержания коксогенных компонентов типа асфальтенов. Все это обуславливает огромный расход катализатора и не позволяет каталитическим процессам стать массовыми в настоящее вре-

Примерами непрерывных термических процессов являются пиролиз и легкий крекинг в трубчатых печах, контактное коксование. Все эти процессы характеризуются продолжительностью непрерывной работы промышленного реактора от одного месяца до года. К непрерывным каталитическим процессам относятся каталитический крекинг, каталитический риформинг на платиновых катализаторах и др. Непрерывность, например, процесса каталитического крекинга достигается циркуляцией катализатора через систему реактор — регенератор. На установках каталитического риформинга катализатор находится в неподвижном состоянии, но побочные реакции уплотнения тормозятся циркуляцией водорода с высоким парциальным давлением.

Наиболее сложной и дорогостоящей задачей глубокой переработки нефти является технология превращения тяжелых нефтяных остатков в моторные топлива. Выход гудронов — тяжелой,. высокомолекулярной части нефти, выкипающей выше 500— 540°С, составляет 20—30% . Гудроны типичных сернистых нефтей характеризуются плотностью около 1000 кг/м3, содержанием серы 2,7—3,0% , азота 0,4—0,5% , высоким содержанием тяжелых металлов — от 150 г/т и выше, соотношением углерод: водород, равным zz8. По своим свойствам близки к гудронам некоторые альтернативные виды сырья —тяжелые и битуминозные нефти, синтетические «сланцевая» и «угольная» нефти, для которых, как правило, характерны еще более высокое содержание гете-роатомных соединений, тяжелых металлов и более низкое отношение Н: С. Исходя из качества рассматриваемых видов сырья, принципиально близкой должна быть и технология их переработки. Ведущая роль в решении этой проблемы отводится гидрогенизационным каталитическим процессам, позволяющим за счет деметаллизации, удаления гетероатомных соединений и насыщения водородом облагораживать исходное сырье и получать при этом товарные моторные топлива или высококачественное сырье для дальнейшей переработки. Развитие технологии переработки нефтяных остатков на основе освоенных в промышленности процессов, таких как гидрообессерива-ние и гидрокрекинг, коксование в псевдоожиженном слое с газификацией получаемого кокса, в настоящее время создает реальные предпосылки для организации безостаточной переработки нефти.

К каталитическим процессам относятся процессы каталитического риформиига, служащие для улучшения антидетонационных свойств бензина прямой гонки. Образующиеся при атом газы бедны олефинами и не представляют большой ценности в качестве сырья для промышленности органического синтеза.

альдегидов вывести из зоны реакции смесь окиси углерода — водород и, подняв давление водорода до 200 am при 220°, провести гидрирование альдегидов, являющееся также гетерогенно-каталитическим процессом. Под действием чистого водорода при 220° из растворенного в продуктах реакции карбонила-кобальта образуется металлический кобальт, служащий гетерогенным катализатором гидрирования.

Жирные кислоты каталитическим процессом превращают в кетоны, которые каталитически восстанавливают, как указано выше. Низкомолекулярные жирные кислоты в кетоны целесообразно превращать в паровой фазе над катализатором на основе окиси тория. Для превращения же высокомолекулярных кислот, как миристиновая, пальмитиновая или стеариновая, целесообразно использовать метод получения кетонов по Грюну в присутствии железа в качестве катализатора. При этом достигаются хорошие выходы кетона, содержащего 2п—1 углеродных атома , и карбонильная группа всегда находится точно в середине цепи молекулы. Если же проводить реакцию кетонизации, исходя из карбоновых кислот, содержащих четное и нечетное числа атомов углерода, то образуются кетоны с несимметрично расположенной карбонильной группой:

Гидрокрекинг является эффективным и исключительно гиб — ю- м каталитическим процессом, позволяющим комплексно решить проблему глубокой переработки вакуумных дистиллятов с получением широкого ассортимента моторных топлив в соответствии с современными требованиями и потребностями в тех или иных топ — ливах.

В работе рассмотрено управление каталитическим процессом с учетом дезактивации по формальной кинетической модели. Здесь проиллюстрирован метод вывода и использование кинетического уравнения, связывающего массу откладывающегося кокса с, углеводородным составом нефтяной фракции и режимом процесса, развитый в работе . При этом не учитывается влияние на коксообразование микропримесей в сырье: влаги, соединений серы, азота и металлов; наличие примесей изменит не вид кинетического уравнения коксообразования, а его константы. Кроме того, ввиду отсутствия экспериментальных данных, не разделяются выходы кокса, откладывающегося на металлических и кислотных центрах катализаторов.

В настоящее время нет теории, которая позволяла бы предсказать срок службы катализатора и дать на длительный срок количественный прогноз его активности. В связи с этим при управлении каталитическим процессом, в ходе которого катализатор дезактивируется, выбор текущих более жестких оптимальных условий может привести к сокращению длительности цикла работы катализаторами нарушению плановых сроков остановки процесса для замены катализатора.

Синтез аминов проводят в газовой фазе при 380 — 450 °С и ^ — 5 МПа. Давление применяют для повышения производитель-юсти установки, уменьшения габаритов аппаратуры и подавления юбочной дегидратации спирта. Катализатором служит активный {ксид алюминия или алюмосиликат, иногда с добавками промото-I ов. В этом оформлении реакция является типичным гетерогенно-каталитическим процессом, а ее небольшой тепловой эффект позволяет использовать адиабатические реакторы со сплошным слоем стационарного катализатора. Мольное отношение аммиака и спирта составляет «4:1, причем первичные, вторичные и третичные амины можно получать в любом соотношении, возвращая на реакцию ту или иную часть каждого амина . Осуществляется и рециркуляция избыточного аммиака, непревращенного спирта и простого эфира.

Рентгенеструктурный анализ углерода,полученного каталитическим процессом,показал, что из всех видов исследуемых продуктов, образовавшийся углерод имеет высокую способность к гра