Главная -> Словарь

Разрушения катализатора

Рис. 106. Влияние расхода воды на степень разрушения карбамидного комплекса при температуре воды:

Рис. 106. Влияние расхода воды на степень разрушения карбамидного комплекса при температуре воды:

Монография посвящена процессу карбамидной депарафиниза-ции. В первой части изложены, вопросы теории образования и разрушения карбамидного комплекса, его свойства, строение и. структура, кинетика и механизм комплексообразования, роль каждого из факторов, влияющих на процесс комплексообразования. Вторая часть посвящена практическому применению данного процесса при депарафинизации топлив и масел, производстве парафинов и проведении научно-исследовательских работ. Описаны различные варианты промышленного оформления процесса, их достоинства и недостатки, а также варианты сочетания процесса карбамидной депарафинизации с другими процессами нефтеперерабатывающей промышленности. Кратко изложены вопросы использования методов комплексообразования с карбамидом в жировой промышленности.

Фракционирование парафинов и их производных при помощи образования и разрушения карбамидного комплекса..... 198

Влияние количества и температуры воды на степень разрушения карбамидного комплекса

разрушения карбамидного комплекса, предложенный Уидманом , заключается в пропускании комплекса сверху вниз через вертикальную колонку разрушения, в верхней части которой поддерживается относительно высокая температура . В нижнюю часть этой колонки, где поддерживается температура 16—27° С, вводится противотоком к комплексу жидкий пентан. Выделяющийся твердый карбамид удаляется из нижней части колонки, а жидкий пентан и парафиновые углеводороды, выделяющиеся при разложении комплекса выводятся через верх колонки, после чего их разделяют ректификацией. Другая конструкция аппарата для промывки и разрушения карбамидного комплекса, также предложенная Уидманом , представляет собой удлиненный сосуд, который в верхней части снабжен охлаждающим устройством, в средней части имеется фильтр, а в нижней части — нагревательное устройство. Комплекс подается в верхнюю часть аппарата, а в нижнюю часть нагнетается промывная жидкость , не образующая комплекса с карбамидом. Комплекс, поданный в верхнюю часть аппарата, прессуется и продвигается вниз при помощи пористого поршня, непроницаемого для комплекса, но пропускающего промывную жидкость. Промывная жидкость и комплекс двигаются в аппарате противо-точно. При проведении только промывки комплекса промывная жидкость выводится через поршень. При разрушении комплекса промывная жидкость и комплекс нагреваются до температуры разрушения последнего. Выделяющиеся промытые к-парафино-вые углеводороды выводятся из аппарата вместе с промывной жидкостью через фильтр. Неотфильтрованная часть углеводородов и промывная жидкость проходят далее в верхнюю часть аппарата, охлаждаясь при помощи охлаждающего устройства. При этом охлаждению подвергается также часть комплекса, находящегося в данный момент в этой части аппарата. Охлажденные углеводороды выводятся через поршень. Отмытые кристаллы карбамида опускаются в нижнюю часть, а затем удаляются при помощи транспортера.

Изучению закономерностей разрушения карбамидного комплекса водой и выделения из него к-парафинов в условиях различных температур посвящена работа В. В. Усачева и Н. Ю. Мазуриной . Исследование проводилось с тремя образцами комплекса, полученными на основе дизельного топлива двух видов Ферганского нефтеперерабатывающего завода и из дизельного топлива, полученного депарафинизацией образца № 2 . Характеристика образцов дизельных топлив приведена ниже:

после отжатия от депарафинированного дизельного топлива подвергали четырехкратной промывке бензолом. Разрушение комплекса производили перемешиванием комплекса, пред-. варительно нагретого в термостате до заданной температуры, с определенными количествами воды, подававшимися при той же температуре. Исследование разрушения комплексов, проводившееся при 10—80° С, позволило установить влияние на степень разрушения комплекса температуры и количества воды. Влияние температуры воды на степень разрушения карбамидного комплекса при подаче различных количеств воды показано на рис. 41, а влияние количества воды, подаваемой при различных температурах, на рис. 42. Одновременно установлено влияние тех же факторов на выход н-парафинов при разрушении тех же образцов комплекса. На рис. 43 и 44 показано и при большом количестве его. Интересно отметить, что при подаче 20% воды, нагретой до 80 °С, разрушается только 21% комплекса, при 30% воды комплекс разрушается полностью. Установлен также минимальный расход воды, необходимый для максимального выхода нормальных алканов. С повышением температуры термическая устойчивость комплекса уменьшается и возрастает по мере повышения молекулярной массы комплексообразующих углеводородов. В работе утверждается, что для разрушения комплексов, полученных из легких нефтяных фракций, достаточно нагревать их до 70 - 80 °С, для разрушения же комплексов твердых углеводородов температуру необходимо повышать до 100 °С.

Установлено, что в зависимости от температурного режима процесса взаимодействия углеводородов на катализаторах происходит перемена модификации образующегося углерода. При температурах ниже 800 °С углерод отлагается не только на поверхности, но и в порах катализатора. Выделяющийся при этом углерод напоминает рыхлую аморфную сажу глубоко-черного цвета. В результате происходит объемное зауглероживание и механическое разрушении катализатора. При температурах 900 °С и выше выделяется плотный слюдоподобный углерод, который покрывает тонкой пленкой наружную поверхность катализатора. В результате поверхностного зауглероживания не происходит механического разрушения катализатора.

В целях уменьшения разрушения катализатора от растрескивания и снижения тем самым расхода катализатора рекомендуется описанный выше метод плавного нагрева катализатора как циркулирующего в системе, так и добавляемого свежего.

пература наружной стенки реакционной трубки составляет 860° С. В течение пяти дней отложение углерода на катализаторе, падения давления в реакторе и разрушения катализатора не наблюдалось

При изучении причин разрушения катализатора на промышленных установках обычно наибольшее внимание уделяют узлу, в котором частицы испытывают максимальные динамические нагрузки,— системе пневмотранспорта. Однако даже при нормальной работе транспорта расход катализатора может колебаться в больших пределах. Так, при переработке тяжелого сырья он обычно в 1,5—3 раза больше, чем в случае крекинга атмосферного газойля. Очевидно причиной является снижение прочности частиц под влиянием факторов технологического процесса. Прочность шаровидных глобул катализатора определяется числом единичных контактов этих глобул, приходящимся на единицу площади сечения частицы катализатора, а также прочностью единичного контакта . Этим объясняется известный факт снижения прочности алюмосиликатного катализатора при его увлажнении . В результате адсорбции воды уменьшается свободная поверхностная энергия, в связи с чем на образование новой поверхности при разрушении катализатора требуется затратить меньшую работу. Особенно сильно уменьшается поверхностная энергия при образовании монослоя адсорбированного вещества. Поэтому первые пор-цнп воды наиболее сильно снижают прочность.

Крупные частицы крошки и циркулирующий катализатор содержат примерно одинаковое количество металлов. С уменьшением размеров частиц содержание металлов в пыли резко возрастает . Это обусловлено концентрированием металлов в промышленных условиях у внешней поверхности шариков катализатора . В более крупных частицах крошки, образовавшейся за счет полного разрушения шариков, содержится металлов столько же, сколько в равновесном катализаторе. Эти данные согласуются с представлениями о двух механизмах разрушения катализатора. Они также показывают, что низкое содержание ме-'таллов в циркулирующем катализаторе установок типа 43-102, а, следовательно, слабое его отравление обусловлено интенсивным выносом металлов с поверхности катализатора в результате его истирания.

При попадании конденсата на катализатор, так же как и при резком изменении давления в трубах, происходит разрушение пор катализатора. При повышенном давлении и температуре выше 700 РС наблюдается унос из катализатора SiOj, что приводи! к потере механической прочности катализатора и образованию осадка в трубах котла-утилизатора. Окись кальция, входящая в состав катализатора, под длительным воздействием водяного пара переходит в Са 2, что также снижает механическую прочность катализатора. В результате разрушения катализатора повышается гидравлическое сопротивление слоя и нарушается равномерность газового потока по трубам.

Количество катализаторной мелочи может увеличиваться из-за повышения скорости движения катализатора в подъемниках, подачи на установку катализатора, содержащего влагу , а также ускоренного разрушения катализатора из-за его плохого качества или прорыва змеевика в регенераторе и попадания влаги на раскаленный катализатор, что приводит к его разрушению. Наблюдение за работой отвеива-

Недостатки метода — большие капиталовложения на жаростойкую сталь, громоздкость трубчатых печей, большой расход газа на обогрев печей, необходимость весьма тщательной очистки газа от сернистых соединений, опасность механического разрушения катализатора при резком уменьшении дозировки окислителей, затруднения с переработкой непредельных углеводородов, связанные с возможностью образования углерода.

Установлено, что в зависимости от температурного режима процесса взаимодействия углеводородов на катализаторах происходит перемена модификации образующегося углерода. При температурах ниже 800 °С углерод отлагается не только на поверхности, но и в порах катализатора. Выделяющийся при этом углерод напоминает рыхлую аморфную сажу черного цвета. В результате происходит объемное зауглероживание и механическое разрушение катализатора. При температурах 900 °С и выше выделяется плотный слюдоподобный углерод, который покрывает тонкой пленкой наружную поверхность катализатора. В результате поверхностного зауглеро-живания не происходит механического разрушения катализатора.

В этом разделе .приведены результаты исследований закономерностей распределения металлов по глубине шарика алюмдси-ли(катногО-.!кдтализатода. Обобщение полученных данных "позволило" выяснить механизм отложения металлов на катализаторе при различных условиях крекинга и причины спекания или разрушения катализатора при регенерации. Изучение отравляемости катализатора позволяет оценить токсичность соединения того или иного вида относительно определенного катализатора, выбрать условия минимального воздействия яда на катализатор, подбирать новые катализаторы.

Более поздние исследования условий синтеза над катализатором Со~ТЮ2-М^О-кизельгур " при 10 ат показали, что в случае применения синтез-газа состава СО : Н2 = 1 : 2 глубина превращения СО в жидкие и твердые углеводороды на 10% вышег а скорость «разрушения» катализатора на 30—50% ниже, чем в случае синтеза при атмосферном давлении.