Гидрогенизационные процессы

курсовая работа

3. Катализаторы и механизм их действия

Катализаторы, используемые в промышленных гидрогенизационных процессах, являются сложными композициями, в их состав входят следующие компоненты:

1) металлы VIII группы: Ni, Co, Pt, Pd, иногда Fe

Никель, кобальт, платина или палладий придают катализаторам дегидро-гидрирующие свойства, они не обладают устойчивостью по отношению к отравляющему действию контактных ядов и не могут быть использованы в отдельности в гидрогенизационных процессах.

2) окислы или сульфиды VI группы: Mo, W, иногда Cr

Молибден, вольфрам и их оксиды являются n-полупроводниками (как Ni, Co, Pt и Pd). Их каталитическая активность по отношению к реакциям окисления-восстановления обуславливается наличием на их поверхности свободных электронов, способствующих адсорбции, хемосорбции, гомолитическому распаду органических молекул. Однако Mo и W значительно уступают по дегидро-гидрирующий активности Ni, Co и особенно Pt и Pd.

Сочетание Ni или Co с Mo или W придаёт смесям и сплавам бифункциональные свойства - способность осуществлять одновременно и гомолитические, и гетеролитические реакции; стойкость по отношению к отравляющему действию сернистых и азотистых соединений, содержащихся в нефтяном сырье.

3) термостойкие носители с развитой удельной поверхностью и высокой механической прочностью, инертные или обладающие кислотными свойствами.

Применение носителей позволяет снизить содержание активных компонентов в катализаторах, что важно в случае использования дорогостоящих металлов. В зависимости от типа реакторов катализаторы на носителях изготавливают в виде таблеток, шариков или микросфер.

Носители нейтральной природы (оксиды алюминия, кремния, магния и др.) не придают катализаторам на их основе дополнительных каталитических свойств.

Носители, обладающие кислотными свойствами (синтетические аморфные и кристаллические алюмосиликаты и цеолиты, магний - и цирконийсиликаты, фосфаты и др.) придают катализаторам дополнительно изомеризующие и расщепляющие (крекирующие) свойства.

Наибольшее распространение получили следующие катализаторы:

· Алюмокобальтмолибденовые (АКМ)

Катализатор высокоактивен в реакциях гидрогенолизасернистых соединений и обладает достаточно высокой термостойкостью. Достаточно активен в реакция гидрирования непредельных углеводородов, азотистых и кислородсодержащих соединений сырья и применим для гидроочистки всех топливных фракций нефти.

· Алюмоникельмолибденовые (АНМ).

Более активен, по сравнению с АКМ, в реакциях гидрирования ароматических углеводородов и азотистых соединений и менее активен в реакциях насыщения непредельных соединений. Но у него несколько ниже показатели по термостойкости и механической прочности.

АКМ и АНМ катализаторы гидроочистки содержат 2-4 % масс.Co или Ni и 9-15 % масс. MoO3 на активном г-оксиде алюминия. На стадии пусковых операций или в начале сырьевого цикла их подвергают сульфидированию (осернению) в токе H2S и H2, при этом их каталитическая активность существенно возрастает.

· Алюмоникелькобольтмолибденовые (АНКМ). Смешанный катализатор.

· Алюмоникельмолибденсиликатные (АНМС)

Катализатор имеет тот же состав гидрирующих компонентов, что и АНМ. Изготавливается добавлением к носителю (г-оксиду алюминия) 5-7 % масс. Диоксида кремния. При этом увеличивается его механическая прочность и термостойкость, незначительно улучшается гидрирующая активность.

· Алюмоникельвольфрамовые (АНВ) и алюмокобальтвольфрамовые (АКВ) катализаторы.

Применяются в процессах глубокого гидрирования азотсодержащих и

ароматических соединений парафинов и масляных фракций.

· Катализаторы ГО-30-70 и ГО-117.

Отличаются большим содержанием гидрирующих компонентов (до 28 % масс.), несколько большей каталитической активностью и повышенной механической прочностью.

· Катализаторы ГS-168 ш и ГК-35.

Обладают повышенной расщепляющей активностью; могут использоваться для гидрооблагораживания дизельных и газойлевых фракций, а так же гидрокрекинга дистиллятного сырья.

· Катализатор ГКД-202.

Отличается от ГК-35 меньшим содержанием гидрирующих металлов (18 % масс.); изготавливаются с использованием в качестве носителя алюмосиликата с добавкой цеолита; обладает наилучшими показателями по механической прочности, межрегенерационному пробегу и сроку службы катализатора; по активности в реакциях обессеривания находится на уровне катализаторов АКМ и АНМ. Этот катализатор является базовым для процессов гидроочистки реактивных и дизельных фракций-сырья процессов цеолитной депарафинизации.

Кобальт (никель) и молибден (вольфрам) образуют между собой сложные объёмные и поверхностные соединения типа молибдатов (вольфраматов) кобальта (никеля), которые при сульфировании формируют каталитически активные структуры сульфидного типа CoxMoSy (NixMoSy, CoxWSy, NixWSy). Возможно так же образование на поверхности носителя Al2O3 каталитически не активных шпинельных фаз типа алюминатов кобальта (никеля) и молибдата (вольфрамата) алюминия.

Таблица 2 - Характеристика отечественных катализаторов гидроочистки дистиллятных фракций

Показатель

АКМ

АНМ

АНМС

ГО-30-70

ГКД-202

ГК-35

ГО-117

ГS-168ш

Насыпная плотность,

кг/мі

Удельная поверхность,

мІ/г

Содержание, % масс.

СoO, >

NiO, >

MoO3, >

Fe2O3, <

Na2O3, <

Носитель

Диаметр гранул, мм

Индекс прочности, кг/мм

Относительная активность по обессериванию,

усл.ед., >

Меж регенерационный период, мес.

Общий срок службы, мес.

680

120

4,0

0

12,0

0,16

0,08

Al2O3

4-5

1,1

95

11

36

680

120

0

4,0

12,0

0,16

0,08

Al2O3

4-5

1,1

95

11

36

680

120

0

4,0

12,0

0,16

0,08

Al2O3 +

SiO2

4-6

1,2

95

11

36

750

220

0

4,0-5,0

17,0-19

0,25

0,1

Al2O3

4-5

1,2

-

11

48

650

230

0,4

5,0

13,0

-

0,4

алюмо-

силикат

+

цеолит

1,5-2,2

2,2

92

22-24

48-60

800

270

0

7,0-8,5

18,0-19

-

0,4

цеолит

3,5

1,8

85

11-20

48

830

-

0

7,0

12,0

0,16

0,08

Al2O3

4,0

1,8

-

11

48

750

-

0

3,5

14,5

-

-

алюмо-

силикат

3-5

1,9

-

22

36-48

Очищаемая фракция

топливные

бензи-

новая

дизельная

вакуумный

газойль

Делись добром ;)