Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Роль катализа в развитии нефтеперерабатывающей промышленности

 

Первые попытки использовать каталитические процессы в нефтепереработке были сделаны в конце 30 – х годов. В настоящее время свыше 80 % нефти перерабатывается с помощью катализаторов.

Основные современные каталитические процессы нефтепереработки и нефтехимии.

1. Каталитический крекинг. Наиболее крупнотоннажный процесс нефтепереработки.

Ранее в качестве катализаторов использовались синтетические и природные аморфные алюмосиликаты, смесь оксидов Al и Mg, Al – Si – Zr и другие катализаторы кислотной природы. Современные катализаторы – кристаллические алюмосиликаты (цеолиты). Особенно активны катализаторы, модифицированные редкоземельными элементами. Особенно эффективен крекинг в псевдоожиженном слое тонкодисперсного катализатора (FCC).

2. Риформинг. Начал использоваться в конце 50–х годов. Первыми в реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов были применены катализаторы МоО3/Al2O3 и CrO3/Al2O3. Они не отравлялись серой, но имели невысокую активность.

Затем были предложены более активные катализаторы Pt/Al2O3, хлорированные и фторированные.

Следующее поколение катализаторов риформинга – би- и полиметаллические. Современные катализаторы - Pt-Re/Al2O3 и Pt-Sn/Al2O3. Последние разработки привели к появлению катализаторов, активная фаза которых содержит три компонента.

Важная особенность процесса риформинга - получение в качестве побочного продукта водорода. В связи с этим важна селективность катализатора риформинга, т.е. низкая активность его в реакциях крекирования, приводящих к образованию углеводородных газов. Селективный катализатор риформинга позволяет получать чистый водородсодержащий газ (ВСГ).

3. Появление на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) дешевого водорода позволило широко использовать процессы гидроочистки (ГО) нефтяных фракций. Основные катализаторы – AlNiMo и AlCoMo, применяющиеся в сульфидной форме. Активность катализаторов ГО зависит от наличия модификаторов, от способа синтеза, размера гранулы и в значительной мере от способа сульфидирования.

4. Гидрокрекинг (ГК). Это сравнительно новый процесс. В нем одновременно протекают реакции гидрокрекинга, гидрирования, гидроочистки и изомеризации. Процесс существует в двух вариантах: легкий гидрокрекинг и глубокий гидрокрекинг при высоком давлении. В зависимости от условий, качества сырья, от варианта процесса (в одну или две ступени) применяют различные катализаторы. Это могут быть сульфиды W, Mo, Co, Ni на носителях; Pt, Pd на носителях. В качестве носителей применяют оксид алюминия, оксид алюминия с алюмосиликатом, оксид алюминия с цеолитами разных видов.

5. Изомеризация. Сущность процесса – превращение нормальных парафиновых углеводородов в изопарафины. Существует несколько разновидностей этих катализаторов, имеющих различный состав в зависимости от условий проведения процесса.

6. Алкилирование. В основе лежит взаимодействие изопарафиновых углеводородов с олефиновыми. Образуются более высокомолекулярные углеводороды изостроения. До последнего времени алкилирование велось бутиленами, сейчас – С2, С3, С4 и С5, а также их смесью. В качестве катализатора применяют HF, H2SO4, а также цеолитсодержащие твердые катализаторы.


Лекция 2.

 

Общие закономерности гетерогенного катализа.

Адсорбция и катализ.

Адсорбция – это увеличение концентрации вещества на поверхности сорбента по сравнению с концентрацией его в газовой или жидкой фазе.

Роль адсорбции в катализе очень велика. Гетерогеннокаталитические реакции протекают в адсорбционном слое.

Взаимодействия между сорбентом и веществом могут быть преимущественно физической природы (Ван-дер-Ваальсовы силы) или химической. Соответственно выделяют физическую адсорбцию и хемосорбцию.

Существуют критерии для разграничения этих видов адсорбции.

1. Теплота хемосорбции близка к теплоте химической реакции, она ³ 80 кДж/моль. Теплота физической адсорбции близка к теплоте конденсации адсорбата.

2. Температурная область физической адсорбции – не выше температуры кипения адсорбата. Для хемосорбции этого ограничения нет.

3. Физическая адсорбция протекает без энергии активации, хемосорбция имеет энергию активации.

4. Физическая адсорбция одинакова на поверхностях разной природы, т.е. она не специфична. Благодаря этой особенности она может быть использована для определения общей поверхности твердых тел. Хемосорбция очень специфична в отношении свойств сорбента.

5. При физической адсорбции возможна многослойная конденсация. При хемосорбции требуется непосредственный контакт адсорбата и адсорбента. Многослойное покрытие исключено.

Решающую роль в гетерогенном катализе играет определенный тип адсорбции.

6. Обратимость. Физическая адсорбция обратима. Хемосорбция может стать необратимой в данных условиях. В этом случае десорбция возможна при резком повышении температуры или снижении давления. При этом адсорбированное вещество может изменить химическую природу. Например, оксид углерода СО, адсорбированный на оксидах металлов, десорбируется в виде СО2.

Закономерности гетерогенного катализа во многом определяются закономерностями адсорбции. Это обусловлено тем, что в гетерогенном катализе скорость реакции зависит не от объемных концентраций веществ, а от их поверхностных концентраций. Поэтому важно установить влияние условий процесса на степень заполнения поверхности катализатора реагирующими веществами.

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.