2018-01-21
282
В нефтепереработке наиболее распространены каталитические процессы получения топлив – каталитический крекинг, риформинг, гидроочистка, алкилирование, изомеризация и гидрокрекинг. Каталитические гидроочистка и гидрокрекинг используются также для производства высококачественных нефтяных масел и парафинов.
Присутствие катализаторов позволяет: 1).снизить энергию активации реакции; 2). повысить скорость реакции; 3). понизить температуру процесса.
В нефтепереработке каталитические реакции делят накислотно-основные (ионные) и окислительно-восстановительные.
Кислотно-основными являются каталитические реакции, связанные с присоединением или отщеплением иона водорода Н+, а также с донорно-акцепторным взаимодействием.Это реакции каталитического крекинга, полимеризации, изомеризации и другие.
Окислительно-восстановительные каталитические реакции связаны с переходом электронов и протекают с разъединением электронной пары при разрыве валентной связи. Это реакции окисления, гидрирования и др.
|
|
|
Катализаторы характеризуются: селективностью (избирательностью), активностью и сроком службы.
Селективность – способность катализатора ускорять только одну или несколько химических реакций определённого типа из числа термодинамически вероятных.
Активность характеризуется количеством катализатора, необходимым для превращения определённого количества исходных веществ в конечные продукты за единицу времени.Зависит от поверхности катализатора (используют шарики, гранулы, таблетки, часто наносят на носитель с пористой поверхностью – уголь, песок, пемза, кирпич и др.). Активаторы (промоторы) могут: увеличить поверхность катализатора и сохранить её в ходе процесса – структурные промоторы; изменять химическое строение поверхности, увеличивая число центров координации молекул реагентов - химические промоторы.
Срок службы.Утомление катализатора – снижение его активности. Отложение продуктов на поверхности (смолы, кокс); каталитические яды необратимо реагируют с активными центрами поверхности (S; H2S; P; Cl и др.). На поверхность влияют температура и давление. Регенерациякатализатора – отложения отделяют механически, остаток выжигают в потоке воздуха; окисленные катализаторы оживляют восстановлением водородом. Есть и другие способы.
В качестве катализаторов обычно используют алюмосиликаты (цеолиты) с активирующими добавками, в том числе с редкоземельными элементами. Также используют кислоты, соли, металлы и их оксиды.
Каталитический крекинг - процесс деструктивной переработки нефти или её фракций, проводимый в присутствии катализатора. Протекает по цепному катионному механизму.
|
|
|
Для каталитического крекинга характерны, помимо реакции расщепления, изомеризация и дегидрирование.
Алканыизомеризуются в углеводороды с разветвлённой цепью, а также циклизуются с последующим гидрированием, что приводит к образованию аренов. Нафтены в результате дегидрирования также превращаются в арены. Арены с длинными боковыми цепями в условиях крекинга дезалкилируются (отщепляются боковые группы) с образованием бензола и непредельных углеводородов.
Повышение качества светлых нефтепродуктов и в особенности увеличение октанового числа бензинов и повышение их стабильности может быть достигнуто использованием каталитического риформинга.
Каталитический риформинг, которому подвергают бензино-лигроиновые фракции, является своеобразным крекингом, который, в отличие от каталитического крекинга, проводится под давлением в среде водорода и в присутствии катализаторов другого типа.
Использование водорода и катализаторов позволяет не только затормозить отложение кокса на катализаторе, но и значительно снизить содержание серы в бензине при получении его из сернистых нефтяных фракций. Такой эффект достигается каталитическим отщеплением атомов серы и их последующим гидрированием, что позволяет связать серу до газообразного, легко оделяемого сероводорода.
Наибольшее распространение получил так называемый платформинг - процесс каталитической переработки лёгких нефтяных фракций, проводимый на платиновом катализаторе (платина на окиси алюминия) в среде водорода при температуре 5000С.
