Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Катализ в нефтепереработке. Каталитическая гидроочистка.
1) Каталитический крекинг
Основные реакции крекинга
Практически все реакции крекинга включают разрыв связи С-С.
Поскольку они эндотермичны, их протекание термодинамически возможно лишь при высоких температурах.
1. крекинг алканов (парафинов) с образованием алкенов и алканов меньшей молекулярной массы
CnH2n+2 -> CmH2m + CpH2p+2 , где n=m+p
2. крекинг алкенов с образованием алкенов меньшей молекулярной массы
CnH2n -> CmH2m + CpH2p
3. Дезакилирование алкилароматических углеводородов
ArCnH2n+1 -> ArH + CnH2n
4. Расщепление боковых цепей ароматических углеводородов
ArCnH2n+1 -> ArCmH2m-1 + CpH2p+2
5. Циклоалканы (нафтены) крекируются с расщеплением кольца и образованием двух алкенов
CnH2n -> CmH2m + CpH2p
6. Реакции ароматизации циклоалканов, включающих циклогексановое кольцо.
Существенное влияние на состав конечных продуктов крекинга оказывают вторичные реакции
7. Перенос водорода
Циклоалкан -> алкен + арен + алкан
Ароматический предшественник кокса + алкен -> кокс + алкан
8. Изомеризация
Алкен -> изоалкен
9. Перенос алкильной группы
C6H4(CH3)2 + C6H6 -> C6H5(CH3) + C6H5(CH3)
10.реакции конденсации
Основные реакции крекинга не ограничены равновесием при температурах около 420 С. Вторичные реакции (изомеризация, перегруппировка алкильных групп) могут протекать в условиях равновесия лишь в незначительной степени. Такие реакции, как алкилирование алканов алкенами, полимеризация алкенов осуществляются лишь в очень малой степени. Реакции крекинга могут протекать как без катализатора, так и с кат-ром.
Каталитический акт складывается из сравнительно быстро протекающих равновесных стадий и одной или нескольких лимитирующих стадий. При кислотно-основном катализе в большинстве случаев из реагентов и в равновесных стадиях образуются реакционноспособные комплексы различного состава, кототрые являются ионизированной формой реагента. В лимитирующих стадиях эти комплексы превращаются в продукты реакции.
Типичными катализаторами кислотного катализа является не только типичные кислоты, но и твердые тела с кислотными свойствами (Al2O3, TiO2, алюмосиликаты, цеолиты и др). При этом под кислотой понимается электроноакцепторное вещество, т.е. такая частица, которая обладает свойствами протона, т.е. способная присоединить пару электронов.
Первыми кат-рами каталитического крекинга были природные глины – аморфные алюмосиликаты. В настоящее время используется синтетические кристаллические алюмосиликатные катализаторы.
В катализаторах должны присутствовать поры различного размера:
1. самые мелкие – d=0.5-1.0 нм, наиболее часто образуется в цеолитах и в их объеме в основном протекают хим.превращения.
2. мезопоры d=1.5 – 200 нм, являетсяся основными транспортными артериями.
3. макропоры d > 200 нм, выполняют роль крупных транспортных проходов.
Особенность катализатора каталитического крекинга является их быстрая дезактивация в результате вторичных реакций коксообразования. Поры катализатора закоксовываются через 10-15 мин работы. Поэтому необходимо чередовать крекинг с регенерацией катализатора, который заключается в выжигании кокса и смолистых отложений с поверхности катализатора воздухом при 540-580 С. Для предохранения катализатора от местных перегревов воздух при этом разбавляют инертными газами.
Сырьё с температурой 500-520°С в смеси с пылевидным катализатором движется по лифт-реактору вверх в течение 2-4 секунд и подвергается крекингу. Продукты крекинга поступают в сепаратор, расположенный сверху лифт-реактора, где завершаются химические реакции и происходит отделение катализатора, который отводится из нижней части сепаратора и самотёком поступает в регенератор, в котором при температуре 700°С осуществляется выжиг кокса. После этого восстановленный катализатор возвращается на узел ввода сырья. Давление в реакторно-регенераторном блоке близко к атмосферному. Общая высота реакторно-регенераторного блока составляет от 30 до 55 м, диаметры сепаратора и регенератора - 8 и 11 м соответственно для установки мощностью 2,0 млн тонн в год. Продукты крекинга уходят с верха сепаратора, охлаждаются и поступают на ректификацию.
Каталитическая гидроочистка в нефтепереработке.
ГИДРООЧИСТКА — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре.
Гидроочистке подвергают почти все нефтяные топлива, как прямогонные, так и вторичного происхождения: бензин, керосин, реактивное и дизельное топливо, вакуумный газойль. Каталитическая гидроочистка применяется для облагораживания компонентов смазочных масел и парафинов, улучшения качества и стабильности всех нефтяных топлив путем взаимодействия с водородом S-, N-,O- и Ме-органических соединений, содержащихся в различных нефтепродуктах.
Задача процесса: очистка бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также вакуумного газойля от сернистых и азотосодержащих соединений.
На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты вторичного происхождения с установок крекинга или коксования, в таком случае идет также гидрирование этиленовых углеводородов. Мощность установок составляет от 600 до 3000 тыс. тонн в год. Водород, необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок риформинга.
Типовая реакция гидроочистки:
CnHmS + H2 CnHm+p + H2S
…
Температурный режим – 340-420 С (достаточная скорость и отсутствие реакций крекинга)
Давление – 2,5 – 6 МПа при парциальном давлении водорода 1,5-3,7 МПа
Увеличение рН2 снижает коксообразование на катализаторе, увеличивает степень очистки.
Водородосодержащий газ циркулирует в установке (до 700 обьемов газа на 1 обьём сырья).
Сырьё смешивается с водородсодержащим газом (85-95 об. % водорода), поступающим с циркуляционных компрессоров, поддерживающих давление в системе. Полученная смесь нагревается в печи и поступает в реактор.
Реакция идет на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден под давлением до 50 атм. Происходит разрушение сернистых и азотсодержащих соединений с образованием сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов.
В процессе за счёт термического разложения образуется незначительное кол-во низкооктанового бензина, а при гидроочистке вакуумного газойля также обр-ся 6-8 процентов дизельной фракции.
Продуктовая смесь отводится из реактора, отделяется в сепараторе от избыточного водородсодержащего газа, который возвращается на циркуляционный компрессор. Далее отделяются углеводородные газы, и продукт поступает в ректификационную колонну, с низа которой откачивается гидрогенизат - очищенная фракция.
Содержание серы, например, в очищенной дизельной фракции, может снизиться с 1,0% до 0,005-0,03%. Газы процесса подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода, который поступает на производство серы, или серной кислоты.