Файл: Суханов, В. П. Переработка нефти учебник.pdf

и продуктами реакции. Наибольшее промышленное применение по­ лучили синтетические цеолиты формы X и У с размером полостей

О

(окон) около 10 А. Они обладают такой Hie кристаллической струк­ турой, что и фожцзит — цеолит, встречающийся в природе.

Цеолиты содержат катионы, способные вступать в реакции обме­ на с другими катионами. Некоторые катионные формы, особенно со­ держащие трехвалентные ионы редкоземельных элементов (церий и др.), обладают большой стабильностью даже при высоких'темпе­ ратурах и в присутствии водяного пара, который быстро отравляет аморфный алюмосиликатный катализатор.

Для каталитического крекинга, как отмечалось выше, применя­

8 6 ,8 % для микросферических). В катализаторах содержатся также небольшие количества окислов кальция, натрия и других металлов.

В последнее время наблюдается тенденция к увеличению окиси, алюминия в кристаллических катализаторах. Это объясняется тем,, что увеличение содержания в катализаторе окиси алюминия повы­ шает его теплопроводность, а это желательно для передачи тепла (выделяющегося при выжиге кокса в регенераторе) в реакторе, где оно необходимо для проведения крекинга, при котором протекают эндотермические реакции. Увеличить содержание в катализаторе окиси алюминия можно, тонко диспергируя (размеры кристаллов меньше 10 мкм) небольшую часть (2 —2 0 %) активного компонента кристаллического цеолита в содержащей кремний матрице (обыч­ но алюмосиликагеле, глине и т. д.). Выполняя роль поглотителя тепла в регенераторе, матрица в то же время отводит тепло от це­ олита, обладающего термической чувствительностью. Матрица ока­ зывает влияние как на стабильность, так и на активность чистогоцеолита. При этом активность и особенно стабильность цеолитсодер­ жащих катализаторов резко возрастает при введении в их составокиси редкоземельных элементов, например церия.

Рассмотрим основные свойства алюмосиликатных катализато­ ров для крекинга нефтяного сырья.

Активность. Основной характеристикой катализатора является его активность, т. е. способность ускорять реакции превращения исходного сырья в целевые продукты. При каталитическом крекин­ ге нефтяных дистиллятов таким целевым продуктом является бен­ зин, выходом которого (в %) и принято оценивать каталитическую активность катализатора. Для синтетических катализаторов эта ак­ тивность составляет: для аморфных 38—42%, для кристаллических. (цеолитсодержащих) 48—52% (имеется в виду бензин с концом ки­ пения 195—204°С). Часто вместо выражения «активность катализа­ тора» применяют выражение «индекс активности», под которым по­ нимают выход бензина в % (по массе) при каталитическом крекин-

15Е

re эталонного сырья в стандартных условиях; его обозначают соот­ ветствующей цифрой.

Активность катализатора зависит от способа его приготовле­ ния, состава и физических свойств. При снижении активности в си­ стемах с подвижным катализатором добавляют свежие порции ка­ тализатора и устанавливают определенный уровень его активности. Такую активность принято называть равновесной.

При недостаточной активности катализатора снижается глубина превращения сырья: Ее можно увеличить повышением температуры и давления, усилением циркуляции катализатора и уменьшением подачи сырья. Однако при малой активности и избирательности ка­ тализатора такая регулировка режима может привести к снижению производительности и ухудшению технико-экономических показате­ лей работы установки.

Избирательность. Избирательность (селективность) катализато­ ра каталитического крекинга нефтяных дистиллятов определяется отношением выхода бензина к выходу кокса и газа или в отдельных случаях отношением выхода кокса или газа при работе на данном катализаторе к выводу кокса или газа при работе на стандартном катализаторе при тех же условиях ведения процесса и степени пре­ вращения сырья.

Старение. Как уже отмечалось, нормальное старение с постепен­ ным снижением активности катализатора и без существенного из­ менения его избирательности неустранимо. Оно ускоряется с увели­ чением жесткости условий ведения процесса и объясняется в первую очередь действием высоких температур и водяного пара.

Основными причинами быстрого старения катализатора являют­ ся действие на него высоких температур (особенно в присутствии во­ дяного пара), а также воздействие аммиака, сероводорода, серни­ стого газа и накопление на катализаторе окислов металлов (желе­ за, меди, никеля, ванадия, натрия и др.).

Совместное действие высокой температуры и водяного пара при­ водит к значительному снижению общей активности катализатора. Поэтому при каталитическом крекинге с применением синтетиче­ ских алюмосиликатных катализаторов надо поддерживать условия, не приводящие к большим отложениям кокса и перегревам катали­ затора во время регенерации, и проводить процесс крекинга и реге­ нерации с небольшим количеством водяного пара.- Вместе с тем на­ до избегать очень малого отложения кокса на катализаторе, так как в этом случае из-за недостатка тепла, выделяющегося при выжиге кокса, нельзя будет добиться устойчивой работы регенератора и ре­ актора. Содержание кокса на катализаторе при выходе из реактора должно составлять 1,5—1,8%.

Общим признаком структурных изменений катализатора являет­ ся возрастание его насыпной плотности. Изменяются и другие его физико-химические свойства. В табл. 7 приводятся примерные свой­ ства свежего и равновесного в системе катализатора для подвижно­ го слоя.

1 5 3