Katalizatorlarning qo'llanilishi

Neftni qayta ishlash sanoatida katalizni qo'llash... Katalizdan foydalanish samaradorligi shunchalik muhim ediki, bir necha yillar davomida neftni qayta ishlash sanoatida haqiqiy texnik inqilob sodir bo'ldi, bu esa katalizatorlar yordamida hosilni ham, hosildorlikni ham keskin oshirishga imkon berdi. hosil bo'lgan motor yoqilg'ilarining sifati.
Hozirgi vaqtda neftning 80% dan ortig'i katalitik jarayonlar yordamida qayta ishlanadi: yorilish, isloh qilish, uglevodorodlarni izomerizatsiya va gidrogenlash, oltingugurtli birikmalardan neft fraktsiyalarini gidrotekillash, gidrokreking. 2.1 -jadvalda eng muhim zamonaviy katalitik tozalash jarayonlari keltirilgan.
Yorilish. Yog 'yoki uning fraktsiyalarining katalitik yorilishi-490-540 ° C haroratda, kislotali xarakterdagi sintetik va tabiiy aluminosilikat katalizatorlarida 98-92 oktanli yuqori sifatli benzin olish uchun amalga oshiriladigan vayronkor jarayon. to'yingan va to'yinmagan uglevodorodlar C 3 - C 4 o'z ichiga olgan gazlar, kerosin -gazli neft fraktsiyalari, uglerod qora va koks.
Oktan raqami (RH) - karbüratorli dvigatellarda yonish paytida yorug'lik (benzin, kerosin) dvigatel yoqilg'ilarining portlash qarshiligining shartli ko'rsatkichi. Yo'naltiruvchi yoqilg'i izooktan (r.p. = 100), normal geptan (r.h. = 0). Benzinning oktanli soni-n-heptan bilan bunday aralashmadagi izooktanning ulushi (hajm bo'yicha), u bitta tsilindrli maxsus dvigatelda standart sinov sharoitida sinovdan o'tgan benzin bilan bir xilda portlaydi.
So'nggi yillarda kristalli sintetik zeolitlarga asoslangan katalizatorlar sanoatda keng qo'llanilmoqda. Bu katalizatorlarning faolligi, ayniqsa, tarkibida noyob tuproq oksidi (CeO 2, La 2 O 3, Ho 2 O 3, Dy 2 O 3 va boshqalar) aralashmasi bo'lgan amorf aluminosilikat katalizatorlariga qaraganda ancha yuqori.
Katalizatorlardan foydalanish naftenlardan past molekulyar og'irlikdagi uglevodorodlarning hosil bo'lish tezligini 500-4000 barobar ko'paytirishga, balki termal yorilishga nisbatan qimmatli fraktsiyalar hosilini oshirishga imkon berdi.
Katalitik yorilish-bu eng yuqori tonnali sanoat katalitik jarayoni. Uning yordami bilan hozirda yiliga 300 million tonnadan ziyod neft qayta ishlanmoqda, buning uchun har yili 300 ming tonnaga yaqin katalizator sarflanishi kerak.
Islohot. Katalitik islohot 470-520 ° S haroratda va Pt bo'yicha 0,8-1,5 MPa bosimda, alyuminiy oksidida qo'llab-quvvatlanadigan re-katalizatorlar, kislotali xossalarini oshirish uchun vodorod xlorid bilan ishlanadi. Reforming -bu yuqori oktanli motorli benzinlar, aromatik uglevodorodlarni (benzol, toluol) olish uchun neft mahsulotlarini, asosan, benzinning benzin va neftning fraktsiyalarini (C 6 -C9 uchta asosiy sinfdagi uglevodorodlar: kerosin, naften va aromatik) qayta ishlash usuli. , ksilen, etilbenzol) va texnik vodorod. Islohot jarayonida naftenlarning dehidrogenlanishining aromatik uglevodorodlarga reaktsiyasi, parafinlar va olefinlarning siklizatsiyasi va besh a'zoli tsiklik uglevodorodlarning olti a'zoliga izomerizatsiyasi sodir bo'ladi. Hozirgi vaqtda katalitik islohotlar yiliga 200 million tonnadan ortiq neftni qayta ishlash uchun ishlatiladi. Uning ishlatilishi nafaqat motor yoqilg'isi sifatini yaxshilashga, balki kimyo sanoati uchun katta miqdorda aromatik uglevodorodlarni ishlab chiqarishga imkon berdi. Katalitik islohotlarning yon mahsulotlari asosan metan va etandan tashkil topgan yoqilg'i gazi, shuningdek suyultirilgan gaz-propan-butan fraktsiyasidir.
Neft mahsulotlarini gidrotexnik tozalash. Vodorod katalitik islohotlarning qimmatli yon mahsulotidir. Arzon vodorodning paydo bo'lishi, oltingugurtli, azotli va kislorodli birikmalardan neft mahsulotlarini katalitik gidrotizatsiyalashdan keng foydalanish imkonini berdi, bunda osonlik bilan olinadigan N 2 S, NH 3 va H 2 O hosil bo'ldi (reaktsiya 2.4) - 2.7):
CS 2 + 4H 2 ⇄ 2H 2 S + CH 4 (2.4)
RSH + H 2, H 2 S + RH (2,5)
COS + 4H 2 ⇄ H 2 S + CH 4 + H 2 O (2.6)
RNH + 3 / 2H 2, NH 3 + RH (2.7)
Shu bilan birga, dienlarning gidrogenlanishi sodir bo'ladi, bu mahsulotning barqarorligini oshiradi. Bu maqsadda kobalt (og'irligi 2-5%) va molibden (og'irligi%10-19) yoki nikel va molibden oksidlaridan tayyorlangan alyuminiy oksididan tayyorlangan katalizatorlar eng keng tarqalgan.
Gidrotexnik ishlov berish yiliga 250-300 ming tonnagacha elementar oltingugurt olish imkonini beradi. Buning uchun Klaus jarayoni amalga oshiriladi:
2H 2 S + 3O 2 ⇄ 2SO 2 + 2H 2 O (2.8)
2H 2 S + SO 2 ⇄ 3S + 2H 2 O (2.9)
H 2 S ning bir qismi atmosfera kislorodi bilan 200-250 ° S da γ-Al 2 O 3 ga oksidlanadi (reaktsiya 2.8); H 2 S ning boshqa qismi oltingugurt dioksidi bilan reaksiyaga kirishib oltingugurt hosil qiladi (reaktsiya 2.9).
Gidrotexnik sharoitlar tozalanayotgan xom ashyoning xususiyatlariga bog'liq, lekin ko'pincha 330-410 ° S va 3-5 MPa oralig'ida yotadi. Har yili 300 million tonnaga yaqin neft mahsulotlari (benzin va kerosin fraktsiyalari, dizel yoqilg'isi, vakuumli distillatlar, kerosinlar va yog'lar) gidrotizatsiyalanadi. Neftni qayta ishlashda gidrotexnik ishlov berish bosqichining joriy etilishi xom ashyoni katalitik islohotlarga (benzinlar) va yorilishga (vakuumli distillatlarga) tayyorlash, kam oltingugurtli kerosin va yoqilg'i olish, mahsulot sifatini (kerosin va yog'lar) yaxshilash imkonini berdi. va atrof -muhitga sezilarli ta'sir ko'rsatadi, chunki chiqindi gazlar bilan atmosferaning ifloslanishi kamayadi.motor yoqilg'isini yoqishda gazlar. Gidrotozalashning joriy etilishi neft mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun yuqori oltingugurtli moylardan foydalanish imkonini berdi.
Gidrokracking. So'nggi paytlarda gidrokreking jarayoni sezilarli darajada rivojlandi, bunda yorilish, izomerizatsiya va gidrotizatsiyalash reaktsiyalari bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi. Gidrokreking -bu engil neft mahsulotlarini: benzin, reaktiv va dizel yoqilg'isi, suyultirilgan gazlar C 3 -C 4 olish uchun vodorod ishtirokida turli fraksiyonel tarkibdagi xom ashyoni chuqur konversiyalash jarayonidir. Ko'p funktsiyali katalizatorlardan foydalanish bu jarayonni 400-450 ° S da, bosim 5-15 MPa atrofida bajarishga imkon beradi. Katalizator sifatida volfram sulfidi, tayanchlardagi aralash volfram-nikel sulfid katalizatorlari, alyuminiy oksididagi kobalt-molibden katalizatorlari amorf yoki kristalli zeolitlarga Ni, Pt, Pd va boshqa metallar qo'shilgan holda ishlatiladi.
2.1 -jadval - Zamonaviy katalitik tozalash jarayonlari
Izomerizatsiya. Sifatni yaxshilash uchun benzinlarga yuqori oktanli izomeratning 10-15% massasi qo'shiladi. Izomerizat-alkanlar (normal to'yingan kerosinlar) izomerizatsiyasi natijasida olingan izostrukturaviy tuzilishdagi uglevodorodlarning (og'irligi 65% dan ortiq 2-metilbutan; izoheksanlar) to'yingan alifatik (molekulalarda tsikllar yo'q) aralashmasi. Izomerizatsiya uchun xom ashyo 62-85 ° C oralig'ida qaynab turgan, asosan pentan va geksan, shuningdek katalitik yorilish natijasida olingan fraktsiyani (75-150 ° C) o'z ichiga olgan, to'g'ridan-to'g'ri distillashning engil benzinli fraktsiyasidir. Katalitik izomerizatsiya jarayonlari bifunktsional katalizatorlar ishtirokida sodir bo'ladi: har xil kislotali tayanchlarda platina yoki palladiy (γ-Al 2 O 3, zeolit), galogen (Cl, F) bilan targ'ib qilinadi. Izomerizatsiya - bu organik moddalarning tarkibi va molekulyar og'irligini o'zgartirmasdan, boshqa tuzilishdagi birikmalarga (strukturaviy izomeriya) yoki fazoda atomlar yoki guruhlarning turlicha joylashishiga (fazoviy izomeriya) aylanishi.
Shunday qilib, katalitik jarayonlar neftni qayta ishlashda etakchi o'rinni egallaydi. Kataliz tufayli neftdan olingan mahsulotlarning qiymati bir necha bor oshirildi.
Neftni qayta ishlashda katalitik usullarning yanada istiqbolli imkoniyati - bu neft tarkibidagi barcha murakkab birikmalarning zamonaviy jarayonlariga xos bo'lgan global o'zgarishlarni rad etish. Shunday qilib, barcha oltingugurtli birikmalar vodorod sulfidning chiqishi bilan gidrogenolizga uchraydi. Shu bilan birga, ularning ko'pchiligi muhim mustaqil qiymatga ega. Xuddi shu narsa azotli, metall kompleksli va boshqa ko'plab birikmalar uchun ham amal qiladi. Qimmatli mahsulotlarni olish uchun bu moddalarni ajratish yoki alohida katalitik transformatsiyalarga o'tkazish juda muhim bo'lardi. Yog 'va qozon yoqilg'isi tarkibidagi oltingugurtli birikmalarni katalitik oksidlanish jarayonida hosil bo'lgan sulfoksidlar va sulfanlar kabi oltingugurtli ekstraktorlarni ishlab chiqarish misol bo'la oladi. Shubhasiz, bu yo'l bilan kataliz neftni qayta ishlash samaradorligini sezilarli darajada oshiradi.