Главная -> Словарь

Катализатора катализаторы

На рис. 143 представлен реактор колонного типа для парофазной гидрогенизации. Он представляет собой аппарат, заполненный несколькими слоями таблетированного катализатора. Катализатор загружается на перфорированные решетки или в специальные кор-

3. Приготовление катализатора

От объемной скорости подачи сырья зависит объем катализатора, загружаемого в реактор. Это в свою очередь отражается на габаритах реактора. Количество загружаемого в реактор катализатора VK рассчитывают следующим образом:

Чтобы определить основные габариты реактора , необходимо учитывать фазовое состояние исходной смеси при заданных условиях реакции, направление потоков сырья и гидродинамический режим, который характеризуется скоростью подачи сырья на свободное сечение аппарата и порозностью катализатора.

Катализатор, загруженный в реактор, представляет собой зернистый беспорядочно насыпанный слой. Такой слой можно рассматривать как однородную изотропную среду. Это означает, что физические свойства среды в любой точке одинаковы. Порозность катализатора — это объем зернистого слоя, не занятый частицами, т. е. доля пустоты в общем объеме зернистого • слоя . В этом свободном объеме движется парогазовая шщпа-рожидкостная реакционная смесь, проходя через слой катализатора. Порозность зависит от формы частиц, их шероховатости, плотности упаковки в слое. Порозность частиц влияет на сопротивление в слое катализатора. Частицы катализатора обладают внутренними порами, в которых происходит диффузия сорбирующихся и реагирующих компонентов. Большая часть активных центров катализатора расположена внутри пор. Реакции гидрирования протекают как на поверхности катализатора, так и внутри его пор.

При парофазном процессе диффузия реагирующих веществ к поверхности катализатора и внутрь его пор происходит быстро, т. е. распределение потока не влияет на глубину реакции. Поэтому в данном случае применима конструкция реактора как с аксиальным, так и с радиальным вводом сырья.

При аксиальном вводе сырья в реактор выбор диаметра аппарата и высоты слоя катализатора определяется гидравлическим сопротивлением слоя катализатора и допустимым значением условной скорости подачи сырья на свободное сечение аппарата, при которой начинается шевеление катализатора.

В условиях жидкофазного процесса большое значение приобретает массо- и теплообмен как в потоке реагирующей среды, так

Регенерацию катализатора проводят окислительным выжигом кокса с его поверхности. По виду теплоносителя различают газовоздушный и паровоздушный способы регенерации катализатора. Выбор способа регенерации зависит от состава катализатора: катализаторы, в состав которых входят цеолиты, нельзя подвергать паровоздушной регенерации.

Кобальтмедный катализатор имел почти такую же активность, как и сам кобальт, но значительно уменьшалось образование углерода при температуре 300° и выше. Катализатор, осажденный на таких носителях, как кизельгур, в отличие от катализатора без носителя обладал большой продолжительностью жизни. Кобальтсеребряный катализатор дает значительно более высокий выход жидкого полимера из этилена, чем кобальт-медный катализатор. По-видимому, в присутствии кобальтсеребряного и кобальтмедного катализаторов содержание ацетилена в реакционных газах должно увеличиваться с понижением активности катализатора Катализаторы ряда кобальт — серебро приготовлялись из соотнес ствующих нитратов путем осаждения карбонатом калия с последующим промыванием водой, так как эти катализаторы легче восстанавливаются и имеют более высокую активность, чем катализаторы, приготовленные с солями других щелочных металлов. Оптимальной температурой восстановления является температура около 350°. Восстановление этих солей на 60—65 % давало катализаторы высокой активности.

Осернение катализатора. Катализаторы, приготовленные нанесением платины из раствора платинохлористсводородной кислоты на оксид алюминия, промотированный фтором, в процессе изомеризации парафиновых углеводородов обладают в начальный период работы высокими гид-рокрекирующими свойствами, что выражается в повышенном выходе парафиновых углеводородов с молекулярной массой ниже чем у исходного парафинового углеводорода. Изменение кислотных свойств носителя в широких пределах не оказывает влияния на гидрокрекирующие свойства катализатора, что указывает на отсутствие прямой связи между гидрокрекирующей активностью катализатора и свойствами носителя. В то же время гидрокрекирующая активность катализатора может быть подавлена введением в его состав серы или удалением хлора, вводимого в катализатор при внесении платины из раствора платинохлористоводородной кислоты; отсюда следует, что наблюдаемое явление связано с состоянием платины в катализаторе .Осернение существенно понижает дисперсность платины на оксиде алюминия, что может привести к уменьшению реакции гидрогенолиза на металлической платине . Необходимо отметить, что при действии на катализатор сернистых соединений в изученных концентрациях при снижении расщепляющей способности изомеризующая активность не изменялась, в то время как при обработке катализатора нитратом аммония с целью удаления хлора снижалась одновременно и изомеризующая активность.

Процесс проводят при температуре на входе в реактор 400, на выходе — 700° С, соотношении пар : бензин, равном 3:1, давлении 28 атм, на контактах, расположенных в двух зонах реактора. В начальной зоне, составляющей 50% всего объема реактора, находится кри-диевый катализатор. Нижняя часть реактора заполнена смесью цилиндрических гранул цемента и аналогичных гранул никелевого катализатора. Катализаторы восстанавливают водородом при температуре 750° С. Поток бензина и водяного пара пропускают через реактор сверху вниз. На катализаторе не обнаруживается отложе-

дегидрирующую функцию катализатора. Катализаторы, отравленные металлами, быстро закоксовываются и после регенерации не восстанавливают своей активности. Допустимое содержание соединений мышьяка, меди и свинца — не более Ы0~3 мг/кг сырья.

Чтобы избежать чрезмерного расщепления углеводородного сырья в начальный период работы катализаторов риформинга, в ряде случаев прибегают к их ссернению непосредственно после нанесения платины на окись алюминия. Обработку катализаторов чаще всего проводят сероводородом. Кроме него могут быть использованы другие серусодержащие соединения, например сернистый аммоний, тиомочевина и др. В результате подобной обработки образуется сернистое соединение платины, которое непосредственно перед эксплуатацией катализатора восстанавливают до металла. Неосерненные катализаторы после нанесения платины и сушки при 110—130 °С обычно прокаливают в токе воздуха или азота при температуре 350—600 °С. Одной из основных задач прокаливания является обезвоживание катализатора.

Катализаторы риформинга восстанавливают-водородом под давлением 0,5— 1 МПа при постепенном повышении температуры до 480—500 °С и выдержке при этой температуре в течение нескольких часов. Для восстановления монометаллических катализаторов применяют водородсодержащий газ риформинга, накопленный заранее или взятый с соседней установки. Газ, используемый для восстановления, не должен содержать окиси углерода и углекислого газа — иначе возможно отравление катализатора.

подвод тепла. Интенсификация теплопередачи в слое катализатора при ведении процесса под давлением, а также усовершенствование конструкции печей и увеличение длины реакционных труб привело к тому, что сопротивление слоя катализатора стало лимитирующим фактором процесса. Оно в значительной мере зависит от размера в формы частиц катализатора, и для снижения сопротивления слоя применяют катализаторы более крупных размеров в форме колец.

К катализатору предъявляются требования по термической, химической и механической прочности. Срок службы катализатора должен быть не менее двух лет. Простота технологического оформления производства, идентичность различных партий, приемлемая стоимость являются также немаловажными факторами для оценки катализатора. Катализаторы паровой конверсии углеводородов, таким образом, оцениваются по совокупности свойств: активности, селективности, коэффициенту гидравлического сопротивления, прочности, устойчивости при длительной эксплуатации.

Катализаторы паровой конверсии содержат активный компонент, промоторы и носитель. В качестве активного компонента современных катализаторов используется никель. Кобальт менее доступен, чем никель, и поэтому не применяется. Палладий, платина, родий, рутений, хотя и эффективнее никеля, но значительно дороже его . Катализируют процесс активные центры, поэтому основное значение имеет активная, а не общая поверхность катализатора .

Выбор способа регенерации зависит от состава катализатора: катализаторы, в состав которых входят цеолиты, нельзя подвергать паровоздушной регенерации. Время, затрачиваемое на окисление кокса, обратно пропорционально удельному расходу теплоносителя, используемого для снятия избыточной теплоты сгорания. Во избежание чрезмерно длительного горения кокса минимально допустимое удельное количество теплоносителя не должно быть ниже 250 м3/ч при газовоздушном способе регенерации и 300 м3/ч— .при паровоздушном. Максимально допустимое количество теплоносителя определяется особенностями технологической схемы и гидравлическим спротизлением системы.