Что такое катализатор в нефтепереработке

Катализаторы

Примерно 90% объема современного химического производства основано на каталитических процессах.

Гидроочистка является наиболее крупнотоннажным каталитическим процессом в нефтепереработке.
В процессе гидроочистки понижается содержание серы в топливе.
Эффективность гидроочистки зависит от активности катализаторов, температурного режима и качества сырья.
И повышение эффективности процесса требует использования новых типов катализаторов.

Требования к катализаторам:

Селективность изменяется из-за изменения электронных свойств и окружения активных центров катализатора (эффект лиганда).
В реакциях сложных органических молекул большое значение имеет преимущественное образование продукта, близкого по своей форме и размерам к размерам микропор катализатора.
В сложных многостадийных реакциях применяют многофазные многокомпонентные катализаторы, селективность которых выше благодаря тому, что каждая стадия сложной реакции ускоряется своим компонентом катализатора. Селективность катализатора зависит также от его пористости, размера зерен и характера их укладки.

Термостойкость катализаторов важна для первых по ходу реагента слоев катализаторов в экзотермических реакциях, когда выделение тепла может вызвать рекристаллизацию и дезактивацию катализаторов.
Для предотвращения рекристаллизации катализаторы наносят на термостойкие носители.

Устойчивость катализатора к действию ядов каталитических определяется спецификой их взаимодействия с катализатором.
Металлические катализаторы отравляются соединениями кислорода (Н₂О, СО), серы (H₂S, CS₂ и др.), N, Р, As и другими веществами, образующими более прочную химическую связь с катализатором, чем реагирующие вещества.
На оксидные катализаторы действуют те же яды, однако оксиды более устойчивы к отравлению.
В процессах крекинга, риформинга и других реакций углеводородов катализаторы отравляются в результате покрытия их слоем кокса.
Кроме того, катализаторы могут дезактивироваться из-за механического покрытия поверхности пылью, которая вносится извне или образуется при катализе.

Приготовление катализаторов
Катализаторы с развитой удельной поверхностью распространение получил метод осаждения из водных растворов солей с последующим прокаливанием образующихся соединений.
Так получают многие оксиды металлов. При этом лучше использовать водный раствор NH₃, потому что отпадает необходимость отмывки осадка от щелочных металлов.
Охлажденный катализатор дробят, просеивают и восстанавливают азотно-водородной смесью в колонне синтеза.
Для получения правильной геометрической формы зерен катализатора используют специальные формовочные машины.
Цилиндрические гранулы получают экструзией (выдавливанием) влажной массы с помощью массивного винта (шнека) через отверстия нужного диаметра, после чего разрезают полученный жгут на отдельные цилиндрики, которые
закатываются в сферические гранулы в специальных грануляторах.
Плоские цилиндрические таблетки получают прессованием сухого порошка на таблеточных машинах

Источник

Катализаторы

Примерно 90% объема современного химического производства основано на каталитических процессах.

Гидроочистка является наиболее крупнотоннажным каталитическим процессом в нефтепереработке.
В процессе гидроочистки понижается содержание серы в топливе.
Эффективность гидроочистки зависит от активности катализаторов, температурного режима и качества сырья.
И повышение эффективности процесса требует использования новых типов катализаторов.

Требования к катализаторам:

Селективность изменяется из-за изменения электронных свойств и окружения активных центров катализатора (эффект лиганда).
В реакциях сложных органических молекул большое значение имеет преимущественное образование продукта, близкого по своей форме и размерам к размерам микропор катализатора.
В сложных многостадийных реакциях применяют многофазные многокомпонентные катализаторы, селективность которых выше благодаря тому, что каждая стадия сложной реакции ускоряется своим компонентом катализатора. Селективность катализатора зависит также от его пористости, размера зерен и характера их укладки.

Термостойкость катализаторов важна для первых по ходу реагента слоев катализаторов в экзотермических реакциях, когда выделение тепла может вызвать рекристаллизацию и дезактивацию катализаторов.
Для предотвращения рекристаллизации катализаторы наносят на термостойкие носители.

Устойчивость катализатора к действию ядов каталитических определяется спецификой их взаимодействия с катализатором.
Металлические катализаторы отравляются соединениями кислорода (Н₂О, СО), серы (H₂S, CS₂ и др.), N, Р, As и другими веществами, образующими более прочную химическую связь с катализатором, чем реагирующие вещества.
На оксидные катализаторы действуют те же яды, однако оксиды более устойчивы к отравлению.
В процессах крекинга, риформинга и других реакций углеводородов катализаторы отравляются в результате покрытия их слоем кокса.
Кроме того, катализаторы могут дезактивироваться из-за механического покрытия поверхности пылью, которая вносится извне или образуется при катализе.

Приготовление катализаторов
Катализаторы с развитой удельной поверхностью распространение получил метод осаждения из водных растворов солей с последующим прокаливанием образующихся соединений.
Так получают многие оксиды металлов. При этом лучше использовать водный раствор NH₃, потому что отпадает необходимость отмывки осадка от щелочных металлов.
Охлажденный катализатор дробят, просеивают и восстанавливают азотно-водородной смесью в колонне синтеза.
Для получения правильной геометрической формы зерен катализатора используют специальные формовочные машины.
Цилиндрические гранулы получают экструзией (выдавливанием) влажной массы с помощью массивного винта (шнека) через отверстия нужного диаметра, после чего разрезают полученный жгут на отдельные цилиндрики, которые
закатываются в сферические гранулы в специальных грануляторах.
Плоские цилиндрические таблетки получают прессованием сухого порошка на таблеточных машинах

Источник

Что такое катализатор в нефтепереработке

Практически все процессы в современной химии осуществляются при участии катализаторов (90-95 %). Без них химические производства были бы нерентабельны или просто невозможны. Около 40 % от общего объема применяемых катализаторов – это нефтепереработка.

В 2019 году российские НПЗ закупили катализаторов на сумму 145 млн долларов. В России катализаторы для нефтепереработки практически не производят. Зависимость по целому ряду процессов не просто критическая, но абсолютная, то есть 100%.

Нефтегазовая отрасль в целом и нефтепереработка в частности до сих пор являются одним из столпов отечественной экономики. Можно отключить страну от системы SWIFT, запретить ввоз пармезана и хамона или реквизировать лондонские дома олигархов – в целом это мало влияет на внутреннюю и внешнюю стабильность России.

Однако, если санкции коснутся запрета на поставку в РФ технологий для нефтепереработки, катализаторов, то российская «бензоколонка» через несколько лет встанет. Нечем будет заправлять весь автотранспорт, кроме военной техники – или как минимум существенно просядут важные статьи экспорта (напомним, в последние годы на экспорт уходило до 50% вырабатываемого дизельного топлива – до 40 млн. тонн).

Мы уверены, что ситуацию необходимо оперативно менять. Вкладывать деньги в отечественные разработки и их пилотирование, доведение до стадии промышленного производства. Это тем более важно делать сейчас, пока существуют доступны человеческие и материальные ресурсы, есть команды и коллективы, готовые к решению таких задач.

Как же мы дошли до жизни такой? Сегодня добыча нефти выглядит далеко не так, как показывали в фильмах про Техас или Азербайджан начала XX века. Нефть сама из-под земли не хлещет, ее извлечение и переработка – довольно трудоемкие и по-настоящему высокотехнологичные процессы. Большая часть добываемой сейчас нефти –тяжелая и обычно высокосернистая.

Для того чтобы из нефти сделать нужное количество потребительских продуктов (глубина переработки при помощи современных подходов сегодня доходит до 90-95 %) – бензина, керосина, солярки («светлые» НП), судового мазута («темные» НП) и т.п. – над ней нужно сильно «попотеть». Подвергнуть ее процессам крекинга, гидрокрекинга, гидроочистки, убрать лишнюю серу, привести фракционный и химический состав в соответствие с экологическими стандартами на эти продукты. Всё это требует привлечения самых современных химико-технологических решений.

Как же мы дошли до жизни такой? Сегодня добыча нефти выглядит далеко не так, как показывали в фильмах про Техас или Азербайджан начала XX века. Нефть сама из-под земли не хлещет, ее извлечение и переработка – довольно трудоемкие и по-настоящему высокотехнологичные процессы. Большая часть добываемой сейчас нефти –тяжелая и обычно высокосернистая.

Для того чтобы из нефти сделать нужное количество потребительских продуктов (глубина переработки при помощи современных подходов сегодня доходит до 90-95 %) – бензина, керосина, солярки («светлые» НП), судового мазута («темные» НП) и т.п. – над ней нужно сильно «попотеть». Подвергнуть ее процессам крекинга, гидрокрекинга, гидроочистки, убрать лишнюю серу, привести фракционный и химический состав в соответствие с экологическими стандартами на эти продукты. Всё это требует привлечения самых современных химико-технологических решений.

Исторически в СССР была неплохая каталитическая наука. В определенный момент в силу известных политэкономических причин она, как и большинство других критически важных для страны отраслей, перестала развиваться и дотягивать до уровня развитых стран. В 90-е годы наши западные «партнеры» всеми силами способствовали росту компетенций и возможностей наших нефтяных компаний, продавая им готовые процессы. То есть полностью упакованные – лицензия, техпроцесс, оборудование, катализатор, монтаж, обучение.

Фишка в том, что лицензия на процессы нефтепереработки поставлялась вместе с катализаторами по изначально относительно низкой цене, для того чтобы не было соблазна их заменять. Во многих случаях по условиям контракта катализатор вообще нельзя было сменить – компания лишалась гарантии и технической/технологической поддержки.

Все это естественным образом добивало отечественную каталитическую науку и производственную отрасль в контексте нефтехимии и нефтепереработки. Даже если нефтяным компаниям поступали предложения воспользоваться отечественным качественным продуктом, они не могли себе этого позволить из-за достаточно кабальных условий контрактов с западными поставщиками. Либо в дополнение – отсутствие адекватных инжиниринговых и сервисных компаний в России, которые были бы готовы запустить и поддерживать соответствующий процесс на НПЗ.

Сегодня на волне осознания перспектив развития, условия постепенно меняются. Лицензионные контракты становятся не такими жесткими, есть возможности для внедрения отечественных разработок. Есть курс на импортозамещение, но он должен принять конкретные, а не идеологические, осязаемые контуры.

Ситуация не является непоправимой. В России еще остались крупные научные центры мирового уровня, обладающие компетенциями и богатейшим опытом в области научных основ и разработки катализаторов для разнообразных химических процессов. Развитие науки не остановилось, однако взаимодействие ее с промышленностью, столь необходимое для гармоничного роста, на сегодняшний день оставляет желать лучшего.

Очевидно, что сегодня ВИНКи готовы вкладываться в отечественные разработки. Мы видим, что тренд в подходе к новым технологиям и процессам в нефтепереработке постепенно меняется. Ведущие отечественные нефтяные компании, такие как «Роснефть» и «Газпромнефть», в последние годы активно развивают собственные компетенции в области разработки и производства катализаторов, как за счет собственных R&D центров, так и путем взаимодействия с российскими учеными.

Найти подходящую научную разработку еще недостаточно. Необходим компетентный партнер, который на основании выявленных фундаментальной наукой закономерностей проведет масштабирование и пилотирование процесса, синтезирует и протестирует опытную партию катализаторов под конкретные условия и сырье заказчика. Следующим шагом будет расчет исходных данных для проектирования полномасштабной установки.

Для решения этих задач необходимо спроектировать и создать пилотную установку, которая в точности имитирует промышленную по условиям протекания процесса. На ней будет определено, как катализатор работает, как он дезактивируется, что происходит в ходе ресурсного пробега. В последующем потребуется смоделировать, рассчитать, спроектировать и организовать промышленный процесс, оформить патенты и лицензии, подготовить катализатор к выпуску в промышленных объемах.

Эти задачи – «классика» химического инжиниринга. ИХТЦ имеет опыт и соответствующие компетенции, экспериментальную площадку для масштабирования, положительные референсы создания и эксплуатации пилотных установок в интересах крупных нефтяных компаний. Можем провести весь проект до отработки исходных данных на проектирование заводской установки, которая будет исключительно российской (с запахом березовой рощи или парного молока).

Каталитический крекинг – крупнотоннажный и достаточно гибкий процесс нефтепереработки высококипящих тяжелых нефтяных фракций в более востребованные и ценные низкокипящие (светлые) продукты.

Он же является лидером среди процессов углубленной переработки нефти, с его помощью производят четверть всего мирового объема бензина. Помимо производства бензина, каткрекинг используется для крупнотоннажного производства дизельного топлива и пропан-пропиленовой, бутан-бутиленовой фракций – важного сырья для химического синтеза.

В 2020-21 годах в связи с известной эпидемиологической ситуацией мировые компании, производящие полипропилен, существенно нарастили мощности, поскольку полипропилен участвует в производстве медицинских масок и прочего медицинского инвентаря.

При всей схожести с термическими процессами перераспределения водорода в углеводородах каталитический крекинг позволяет достичь значительно более высоких выходов конечных продуктов и лучшее их качество. Плюс современные технологии помогают значительно снизить вред для экологии.

Каталитический крекинг зародился в 30-х годах ХХ века и претерпел ряд существенных изменений как по способу контакта сырья и катализатора (в стационарном слое, в движущемся слое шарикового катализатора, в «кипящем» слое микросферического катализатора в аппаратах с лифт-реактором), так и в отношении химизма и структуры используемых катализаторов.

В процессе каткрекинга тяжелого и остаточного сырья происходит повышенное коксообразование, при высоком выходе кокса снижается выход и качество бензина. Содержащиеся в тяжелой нефти металлы, механические примеси, соединения азота могут быстро деактивировать катализатор.

Для решения данных проблем в настоящее время активно разрабатываются новые ультрастабильные, сверхвысококремнеземистые цеолиты, которые характеризуются относительно невысокими скоростями реакций водородного переноса, в результате чего снижается количество выделяемых полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), которые затем превращаются в кокс.

Выделяют три основных типа катализаторов:

На 13 установках из 18 в России применяют шариковые катализаторы. Однако такой тип катализаторов является морально устаревшим, поэтому нефтеперерабатывающие предприятия постепенно переходят на более современные технологии с использованием микросферических катализаторов, вводя в строй новые установки.

По экспертной оценке, внутрироссийская потребность в микросферических катализаторах крекинга в 2015 году составляла 99,5 тыс. т/год, в 2020 году – 13,6 тыс. т/год, к 2030 году ожидается рост до 15 тыс. т/год.

Преобладающую часть микросферических катализаторов крекинга изготавливают по технологии «матрица + связующий компонент + активный компонент».

В современных катализаторах матрица представляет собой искусственный алюмосиликат, содержащий 3045 % Al₂O₃, в качестве стабилизатора используют каолин Al₂O₃×2SiO₂×2H₂O. Связующее – высокогидратированные гидрогели или силикатные и алюмосиликатные золи. Основное назначение матрицы – транспорт сырья и продуктов реакции. Матрица обеспечивает механическую прочность гранул катализатора, сохранение каталитических свойств цеолита и защиту от воздействия каталитических ядов.

Матрица может быть активной и неактивной. На активной осуществляется первичный крекинг крупных молекул сырья, неактивная выполняет в основном транспортную функцию, обеспечивая подвод углеводородов к активным центрам.

Основным активным компонентом катализатора является цеолит. Он обеспечивает вторичное превращение молекул сырья. В данный момент наиболее широко применимые в каталитическом крекинге цеолиты – фожазит FAU (Y) и Mobil five (MFI) ZSM-5.

Третьим компонентом катализаторов каткрекинга является промотор, который улучшает определенные характеристики катализатора: для снижения серы в продуктах, для улучшения механических свойств, увеличения октанового числа, либо для снижения вредных выбросов в дымовых газах.

Источник

Каталитический риформинг

Различают каталитический и термический риформинг

Основными целями риформинга являются:

повышение октанового числа бензинов с целью получения неэтилированного высокооктанового бензина;

получение ароматических углеводородов (аренов);

получение водосодержащего газа для процессов гидроочистки, гидрокрекинга, изомеризации и т. д.

Жидкие продукты (риформат) можно использовать как высокооктановый компонент автомобильных и авиационных бензинов или направлять на выделение ароматических углеводородов, а газ, образующийся при риформинге, подвергают разделению.

Высвобождаемый при этом водород частично используют для пополнения потерь циркулирующего водородсодержащего газа и для гидроочистки исходного сырья, но большую же часть водорода с установки выводят.

Такой водород значительно дешевле специально получаемого.

Именно этим объясняется его широкое применение в процессах, потребляющих водород, особенно при гидроочистке нефтяных дистиллятов.

Кроме водородсодержащего газа из газов каталитического риформинга выделяют сухой газ (C₁ – С₂ или С₁ – С₃) и сжиженные газы (С₃ – С₄); в результате получают стабильный дебутанизированный бензин.

В ряде случаев на установке (в стабилизационной секции) получают стабильный бензин с заданным давлением насыщенных паров.

Это имеет значение для производства высокооктановых компонентов автомобильного или авиационного бензина.

Для получения товарных автомобильных бензинов бензин риформинга смешивают с другими компонентами (компаундируют).

Смешение вызвано тем, что бензины каталитического риформинга содержат 60 – 70% ароматических углеводородов и имеют утяжеленный состав, поэтому в чистом виде они непригодны для использования.

В качестве компаундирующих компонентов могут применяться легкие бензиновые фракции прямой перегонки нефти, изомеризаты и алкилаты.

Поэтому для увеличения производства высокооктановых топлив на основе бензинов риформинга необходимо расширять производства высокооктановых изопарафиновых компонентов.

Октановые числа ароматических углеводородов:

Углеводород исслед-ое моторное дорожное

Бензол (Ткип 80°С) 106 88 97

Толуол (Ткип 111°С) 112 98 105

пара-Ксилол (Ткип 138°С) 120 98 109

мета-Ксилол(Ткип 139°С) 120 99 109,5

oртo-Ксилол (Ткип 144°С) 105 87 96

Этилбензол (Ткип 136°С) 114 91 102,5

Сумма ароматики С9 117 98 107,5

Сумма ароматики С10 110 92 101

Различают риформинг термический и под давлением Н₂ в присутствии катализатора.

Термический риформинг широко применяли ранее только для производства высокооктановых бензинов.

Основные реакции: дегидрогенизация и дегидроизомеризация нафтеновых углеводородов, деалкилирование и конденсация ароматических углеводородов.

Переработку бензино-лигроиновых фракций (пределы выкипания 60-180 °С) проводили в трубчатых печах при 530-560 °С и 5-7 МПа.

Поэтому, несмотря на простоту аппаратурного оформления, данный процесс практически полностью вытеснен каталитическим риформингом.

Образование ароматических углеводородов происходит в результате следующих реакций:

дегидрирование шестичленных циклоалканов:

циклогексан в бензол

метилциклогексан в толуол

диметилциклогексан в ксилол

дегидроциклизация парафиновых углеводородов

гидрокрекинг с образованием жирных газов;

Следует отметить, что большое содержание ароматических углеводородов в бензине плохо сказывается на эксплуатационных и экологических показателях топлива.

Повышается нагарообразование и выбросы канцерогенных веществ.

Особенно это касается бензола, при сгорании которого образуется бензопирен- сильнейший канцероген.

Сырьём для полистирола является стирол продукт риформинга.

Каталитический риформинг стал одним из ведущих процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

С его помощью удается улучшать качество бензиновых фракций и получать ароматические углеводороды, особенно из сернистой и высокосернистой нефти.

В последнее время были разработаны процессы каталитического риформинга для получения топливного газа из легких углеводородов.

Возможность выработки столь разнообразных продуктов привела к использованию в качестве сырья не только бензиновых фракций прямой перегонки нефти, но и других нефтепродуктов.

До массового внедрения каталитического риформинга применялся термический риформинг и комбинированный процесс легкого крекинга тяжелого сырья (мазута,полугудрона и гудрона) и термического риформинга бензина прямой перегонки.

В дальнейшем термический риформинг прекратил свое существование ввиду низких технико-экономических показателей по сравнению с каталитическим.

При термическом риформинге выход бензина на 20-27% меньше и октановое число его а 5-7 пунктов ниже, чем при каталитическом риформинге.

Кроме того, бензин термического риформинга нестабилен.

Процесс каталитического риформинга осуществляют при сравнительно высокой температуре и среднем давлении, в среде водородсодержащего газа.

Каталитический риформинг проходит в среде газа с большим содержанием водорода (70-80 объемн. %).

Это позволяет повысить температуру процесса, не допуская глубокого распада углеводородов и значительного коксообразования.

В результате увеличиваются скорость дегидрирования нафтеновых углеводородов и скорости дегидроциклизации и изомеризации парафиновых углеводородов.

В зависимости от назначения процесса, режима и катализатора в значительных пределах изменяются выход и качество получаемых продуктов.

Однако общим для большинства систем каталитического риформинга является образование ароматических углеводородов и водородсодержащего газа.

Назначение процесса каталитического риформинга, а также требования, предъявляемые к целевому продукту, требуют гибкой в эксплуатации установки.

Необходимое качество продукта достигается путем подбора сырья, катализатора и технологического режима.

Получаемый в процессе каталитического риформинга водородсодержащий газ значительно дешевле специально получаемого водорода; его используют в других процессах нефтепереработки, таких, как гидроочистка и гидрокрекинг.

При каталитическом риформинге сырья со значительным содержанием серы или бензинов вторичного происхождения, в которых есть непредельные углево­дороды, катализатор быстро отравляется.

Поэтому такое сырье перед каталитическим риформингом целесообразно подвергать гидроочистке.

Это способствует большей продолжительности работы катализатора без регенерации и улучшает технико-экономические показатели работы установки.

Источник

Катализаторы в нефтепереработке

Характеристика первичных (атмосферная и вакуумная перегонка) и вторичных (риформинг, крекинг, гидроочистка, коксование, алкидирование, катализ) этапов переработки нефти. Особенности и задачи катализаторов гидрогенизационных процессов в нефтепродуктах.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алмыцкий государственный университет

Факультет педагогического образования и биологии

Катализаторы в нефтепереработке

Выполнил: студент 4 курса

Проверил: Бадмаев Ч.М.

1. Переработка нефти. Основные процессы и их катализаторы

2. Первичные процессы

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции.

Нефть поступает на НПЗ в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1-С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ). Обессоливание начинают с того, что нефть забирают из заводского резервуара, смешивают ее с промывной водой, деэмульгаторами, щелочью (если в сырой нефти есть кислоты). Затем смесь нагревают до 80—120°С и подают в электродегидратор. Здесь под воздействием электрического поля и температуры вода и растворенные в ней неорганические соединения отделяются от нефти. После этого нефть считается пригодной для дальнейшей переработки и поступает на первичную перегонку.

3. Вторичные процессы

По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на 3 вида: Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д. Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д. Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т.д. Далее рассмотрим назначение основных вторичных процессов.

Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85-180°С. В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями и его октановое число повышается примерно до 85. Полученный продукт (риформат) используется как компонент для производства автобензинов и как сырье для извлечения ароматических углеводородов.

В отличие от физических по существу процессов перегонки, здесь уже происходят глубокие химические преобразования. Из одной большой молекулы можно получить несколько малых; прямоцепочечные углеводороды будут превращены в циклические или в разветвленные… Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и легкий вакуумный газойль, задачей процесса является расщепление молекул тяжелых углеводородов, что позволило бы использовать их для выпуска топлива.

В процессе крекинга выделяется большое количество жирных (пропан-бутан) газов, которые разделяются на отдельные фракции и по большей части используются в третичных технологических процессах на самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция (т.н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автобензина. Остаток крекинга является компонентом мазута.

Основные две группы: алюмокобальтмолибденовые и алюмоникельмолибденовые катализаторы. Вторая группа характеризуется более высокой активностью в реакциях гидрирования азоторганических соединений и ароматических углеводородов.

Процесс получения нефтяного кокса из тяжелых фракций и остатков вторичных процессов. 1.2.5 Изомеризация Процесс получения углеводородов изостроения (изопентан, изогексан) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства(изопрен из изопентана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.

Назначение процесса: получение высокооктанового компонента бензина. Процесс протекает при температуре 0-100С, давлении 0,3-1,2МПа, объемной скорости 0,1-0,6ч-1. Катализатором служит 98%-ная серная кислота. Сырье: бутан-бутиленовая фракция. Продукты: легкий алкилат, тяжелый алкилат, пропан, бутан, пентан.

Очищенные от кислых компонентов газы подвергают разделению. Сырьем процесса ГФУ предельных газов являются: газ и головка каталитического риформинга. В процессе газофракционирования непредельных газов получают пропан, и-бутан, н-бутан, и-пентан, н-пентан, газовый бензин, сухой газ. Сырьем ГФУ непредельных газов являются: газ и головка каталитического крекинга, газ висбрекинга. Получают: пропан-пропиленовую фракцию, бутан-бутиленовую фракцию, газовый бензин, сухой газ. Рассмотрим типичный НПЗ. На среднестатистическом НПЗ Российской федерации осуществляются следующие процессы: Производство водорода Каталитическая изомеризация легких бензиновых фракций ГФУ предельных газов Каталитический риформинг Гидроочистка реактивного топлива Гидроочистка дизельного топлива Гидрокрекинг Каталитический крекинг с предварительной гидроочисткой Производство битумов Висбрекинг Производство серы Алкилирование ГФУ непредельных газов Из данных процессов химических 85,7 %, из которых 83,3% химических каталитических, при том 90% из них на твердых катализаторах.

нефть катализатор гидрогенизационный алкидирование

4. Катализаторы гидрогенизационных процессов

Катализаторы гидрогенизационных процессов выполняют несколько функций. Обычно различают гидрирующую, расщепляющую (крекирующую) и изомеризующую функции. Первую функцию обеспечивают металлы в основном VIII группы и окислы или сульфиды некоторых металлов VI группы периодической системы. Крекирующая функция обеспечивается носителем окисью алюминия, алюмосиликатами, магнийсиликатами или активированной глиной. Обычно носители выполняют также изомеризующую функцию. Если хотят повысить активность крекирующего компонента, прибегают к обработке катализатора галоидами фтором или хлором. Если необходимо усилить гидрирование, увеличивают содержание металла, способствующего гидрированию, или добавляют промоторы, обычно редкоземельные металлы.

Следует подчеркнуть, что добавление галоидов способствует усилению не только крекирующей, но и изомеризующей способности. В некоторых случаях обе функции может выполнить одно соединение, например дисульфид вольфрама. Иногда сульфиды и окислы металлов в свободном состоянии (без носителей) обнаруживают кислотные свойства. Примером может служить дисульфид вольфрама, обладающий каталитической активностью в реакциях гидроизомеризации и гидрокрекинга, а также в реакциях насыщения кратных связей в углеводородах. Гидрирующие катализаторы можно разделить на следующие типы. Металлы (платина, палладий, никель) в чистом виде или на носителях, применяемые в реакциях насыщения непредельных и ароматических углеводородов. Они позволяют вести процесс при низких температурах, однако в сырье не должно быть катализаторных ядов. Окислы и сульфиды металлов (или их сочетания) на кислотных носителях окись алюминия или магния, кизельгур. Они применяются главным образом в реакциях насыщающего гидрирования в присутствии потенциальных катализаторных ядов. Окислы и сульфиды металлов (или их сочетания) на кислотных носителях алюмосиликате, магнийсиликате, окиси алюминия (кислотной) или активированной глине. Эти катализаторы применяются чаще всего для проведения гидроизомеризации и гидрокрекинга. Так как сернистые соединения присутствуют практически во всех видах сырья, следует применять катализаторы, стойкие к сере.

Такими катализаторами являются сульфиды металлов. В большинстве современных процессов в качестве катализаторов используют кобальт или никель, смешанные с молибденом на пористом носителе (в основном окись алюминия); иногда применяют сульфидный никельвольфрамовый катализатор. Обычно катализаторы выпускаются в окисной форме; при гидрогенизации сернистого сырья окислы кобальта (или никеля) и молибдена полностью или частично переходят в сульфидную форму. Часто после загрузки катализатор «осерняют» предварительно обрабатывают сероводородом или сернистыми соединениями и водородом. Молибденовые катализаторы, особенно переведенные в сульфидную форму, весьма активны в реакциях гидрирования, протекающих в результате разрыва связей С—S. То же действие оказывает, например, молибден с кобальтом на окиси алюминия; очень важно, что катализатор обладает высокой теплостойкостью это способствует удлинению срока его службы, С другой стороны, активность катализатора гидрокрекинга в отношении разрыва связей С—С мала, вследствие чего образование низкскипящих продуктов при условиях, требуемых для удаления серы, незначительно. Катализаторы гидрогенизационных процессов весьма разнообразны, но их можно классифицировать по назначению так: катализаторы гидроочистки нефтяных дистиллятов; катализаторы гидрокрекинга нефтяного сырья от нефти до мазута; катализаторы деалкилирования.

5. Задачи катализаторов

1) хорошему развитию поверхности на единицу веса и объема,

2) термической стойкости,

3) широкой возможности вариаций состава.

Этим требованиям удовлетворяет группа веществ, называемых в патентной литературе базообменивателями и представляющих собой соли сложных гетерополикислот. Наибольшее распространение получили комплексы, содержащие кремниевую кислоту, называемые цеолитами. Оптимальный химический состав и образование каталитически активных соединений являются необходимыми, но все же недостаточными условиями для реализации высокой каталитической активности. Кроме того, необходимо создание довольно развитой внутренней поверхности в твердом катализаторе, а также определенной пористой структуры, которая делает поверхность более доступной для реагентов. Такая структура должна обладать достаточной механической прочностью и стабильностью в условиях проведения каталитических процессов в реакторе. Помощь теории в решении проблемы приготовления катализаторов заключается прежде всего в определении оптимальной пористой структуры. Основным фактором, определяющим каталитические свойства, несомненно, является химический состав. Однако и при сохранении одинаковым химического состава каталитические характеристики в зависимости от способа и условий приготовления могут изменяться в весьма широких пределах, вследствие изменения природы взаимодействия составных частей катализатора, дисперсности, пористой структуры, кристаллохимических изменений и других факторов, существенно влияющих на протекание каталитических реакций. Оценка каталитических свойств катализатора в отношении определенной реакции характеризуется следующими показателями:

1. Каталитическая активность, определяемая количеством вещества, реагирующим в единице объема катализатора в единицу времени в заданных условиях.

2. Селективность, характеризуемая отношением скорости образования требуемого продукта к общей скорости превращения исходного вещества при определенном составе реакционной смеси и температуре.

3. Устойчивость (термическая, к действию ядов, к длительности работы).

4. Механическая прочность.

5. Гидродинамические характеристики, определяемые размером, формой и плотностью зерен катализатора. Задача теории приготовления катализаторов заключается в том, чтобы выявить:

1) от каких свойств катализатора, кроме химического состава, зависят эти основные характеристики;

2) каковы оптимальные значения этих свойств или, точнее, оптимальное сочетание значений этих свойств, определяющее высокое качество катализатора для заданной реакции;

3) какими средствами в процессе приготовления катализаторов можно варьировать эти свойства для достижения их оптимальных значений.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение основных функций, свойств и принципа действия катализаторов. Значение катализаторов в переработке нефти и газа. Основные этапы нефтепереработки, особенности применения катализаторов. Основы приготовления твердых катализаторов переработки нефти.

реферат [1,0 M], добавлен 10.05.2010

Углубляющие, облагораживающие и прочие химические способы переработки нефти. Сущность процесса термического и каталитического крекинга. Процесс переработки твёрдого топлива нагреванием без доступа кислорода (коксование). Каталитический риформинг.

презентация [241,6 K], добавлен 20.12.2012

Задачи и цели переработки нефти. Топливный, топливно-масляный и нефтехимический варианты переработки нефти. Подготовка нефти к переработке, ее первичная перегонка. Методы вторичной переработки нефти. Очистка нефтепродуктов. Продукты переработки нефти.

курсовая работа [809,2 K], добавлен 10.05.2012

Характеристика физических и химических свойств нефти, ее добыча, состав и виды фракций при перегонке. Особенности переработки нефти, сущность каталитического крекинга и коксования. Применение нефти и экологические проблемы нефтеперерабатывающих заводов.

презентация [329,5 K], добавлен 16.05.2013

Сущность нефтеперерабатывающего производства. Разделение нефтяного сырья на фракции. Переработка фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов. Атмосферно-вакуумная перегонка нефти.

презентация [157,1 K], добавлен 29.04.2014

Источник