Өнімділігі 1млн т/жылына каталитикалық крекинг қондырғысындағы реакторды жобалау

Кіріспе

1 Әдеби шолу
1 ШИКІЗАТҚА,ДАЙЫН ӨНІМДЕРГЕ ЖӘНЕ ҚОСЫМША МАТЕРИАЛДАРҒА СИПАТТАМА
2 ПРОЦЕСТІҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ СХЕМАСЫМЕН ЖОБАЛАНАТЫН АППАРАТҚА СИПАТТАМА
3 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ
3.1 Процестің материалдық балансы
3.2 Аппараттың материалдық балансы
3.3 Аппараттың жылу балансы
3.4 Аппараттың негізгі конструктивті өлшемдерін анықтау
4 ТЕХНИКАЛЫҚ ҚАУІПСІЗДІК ЖӘНЕ ҚОРШАҒАН ОРТАНЫ ҚОРҒАУ
ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1.Танатаров М.А., Ахметщина М.Н., Фасхутдинов Р.А., и др. Технологические расчеты установок переработки нефти. - М.: Химия, 1987
2. Бондаренко Б.И. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газ.-М.:РГУ,2003
3. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газ. Ч.М.: Химия, 1980
4. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С, Брыков В.П. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1991.
5. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтихимической промышленности.-М.: Химия, 1982.
6. Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперабатывающих заводов.-М.: Машиностроение, 1978. 328 с.
7. Вахрущев А.И. Владимиров А.И. Лукьянов В.А. Технологический расчет реактора каталитического крекинга с псевдожиженным слоем катализатора.-М.: МИНХ и ГП, 1963 53 с.
8. Ахметов С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. -СПб.: Недра, 2006. – 868 с.
9. Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация.-М.: Химия, 1978. 325 с.
10. А.Г. Сарданашвили, А.И. Львова, Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. – 2-е изд., пер. и доп. – М.: Химия, 1980. – 256 с., ил.
11. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры, Лащинский А.А., Толчинский А.Р.,-Л.: Машиностроение, 1970 г., 752 стр.
12. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. – Том 1, 2-е изд.,пер. и доп.-Калуга: Н. Бочкарева, 845 с.
13. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н., Ресчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности.-Л.: Химия, 1974.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 33 бет
Таңдаулыға:

КІРІСПЕ
Мұнай мен газ шикізатын өңдеудің химиялық технологиясының негізгі мақсаты оларды жоғары температура мен катализатор әсерімен өзгерту болып саналады.Процестердің барлығын,мұнайды бөлудің алғашқы өңдеу процестерінен және басқа физикалық әдістерден айыру үшін,екінші немесе қайта өңдеу процестері дейді.
Каталитакалық крекинг 2-ші дүние жүзі соғысы кезінде көрнекті рөл атқарды,процестің бинзинінің негізінде ұшақ бинзинін өндіру жолға қойылды.Қондырғылардың кейбіреулері шығатын газ құрамында бутиленді көп алу рижемінде жұмыс істеп бутандиен каучугін алуға пайдаланды.Соғыстан кейін ұшақ бинзиніне сұраныс азайып,киросин газойл фракцисына өсті,каталитикалық қондырғыларын негізінен ауырланған газойлдерге ауыстырып,жоғары октанды автомобиль бинзинін шығара бастады.Цеолитті катализатордың қозғалушы қабатымен істейтұғын қондырғылар кең қолданыс табуда,процесті бензин шығымына есептегенде тез жетілдіруге мүмкіндік берді.
Шамамен каталитикалық крекингпен бір кезеңде каталитикалық риформинг те өндіріске ене бастады.Бұл процестің негізіне алтымүшелі нафтендер мен нормалды парафиндердің ароматикалық көмірсутектеріне каталитикалық ауысуы жатады.Бірінші реакцияны 1911 ж.Н.Д.Зелинский ашты.Екінші рекцияны бір мезгілде бірден үш ғылыми орталықта ғалымдар Б.А.Казанский, Б.Л.Молдавский, Г.Д.Комушер,В.И.Каржов,А.Ф. Платэ ашты.
Мұнай көмірсутектерінің тәжірибелік маңызы бар химиялық ауысулардың көбісі катализаторлардың қатысуымен жүреді.Катализаторлар химиялық реакциялардың активтеу энергиясын төмендетіп, нәтижесінде олардың жылдамдығын өсіреді.Катализдің жалпы мәні мен мәнісі осында.Реакцияларды катализатордың қатысуымен жүргізу,сонымен қатар,процестің температурасын күрт төмендетуге мүмкіндік береді.Жылу эффектісі оң реакциялар үшін бұл өте маңызды, себебі термодинамикалық көзқарас бойынша, жоғары температура оларға кері әсер етеді.
Катализатордың кез келген түрі бастапқы реагенттермен активті түрде әрекеттеседі,бірақ оның процеске қатынасуы ауысудың тек бастапқы сатысымен шектеледі.Келесі сатыларда ол толық регенерацияланады да реакциялаушы заттардың молекулаларымен қайтадан әрекеттесуі мүмкін.Осымен катализатордың аз мөлшерімен реакцияның соңғы өнімдерін өте коп мөлшерде алуға болатынын түсіндіреді.Каталитикалық крекинг өндірістік масштабы АҚШ-та ең көп тараған процес,оның үлес салмағы мұнайды алғашқы өңдеу көлеміне есептегенде 1986 жылы 38,1%, кейбір МӨЗ ол 50% жоғары құрады.Бұл процестің дамыған Батыс Европа елдері МӨЗ үлесі 10-14%,ал бұрынғы КСРО-да бар болғаны 4%.
Процестің мақсаты мен маңызы
Каталитикалық крекинг мұнайды терең өңдеудегі көп тонналы процессердің ең көп тараған түріне жатады және айтарлықтай мөлшерде қазіргі заманауи және перспективті МӨЗ техника экономикалық көрсеткіштерін айқындайды.
Каталитикалық крекинг процесінің негізгі мақсаты-жоғары кейінгі октанды бензин және кейінгі өңдеудегі жоғары октанды бензин (50%дейін және жоғары) өндірісі компоненттерінің изомерлі құрылымды алкилат және метил-трет-бутил эфирінің шикізаты сұйылтылған газдың,сонымен қатар мұнайхимиялық өнеркәсіп шикізатының максималды жоғарғы шығымды өндіріс болып табылады. Процесс кезінде алынатын жеңіл газойль негізінен дизельдік отынның компоненті ретінде, ал полициклді қосылыстары жоғары құрамды ауыр газойль техникалық көміртек және жоғары сапалы электродты кокс өндірісінің шикізаты болып табылады.
Каталитикалық крекинг процестері АҚШ-та жақсы дамыған,1999 жылы мұнайды біріншілік өңдеудің 34,2% құрады,ал кейбір МӨЗ көрсеткіштері 50%-дан жоғары көрсеткіште болды. Бұл процесс басқа дамыған мемлекеттерде 10-15%құрады.
1919-1921 жылдары Н.Д.Зелинскиймен алюмений хлориді қатысында мұнай шикізатының төментемпературалы каталитикалық крекингі(200 С) ұсынылған еді.Жұмыстардың негізінде бензинді алу тәжіребилік қондырғы жасалынп және сыналды.Бірақ алямений хлоридінің катализатор ретіндегі кемшіліктерге (аппаратураның қатты коррозиялануы, көмірсутектермен комплекс түзуі нәтижесінде катализатордың көп шығындалуы , процестің периодтылығы) байланысты бұл ой өндірістік енгізілуді тапқан жоқ.
Ең бірінші керосинді-газоиль фракциясының каалитикалық крекинг өндірістік қондырғысы 1936 жылы АҚШ-та іске қосылды, ол табиғи саздан жасалған стационарлы қабаттағы катазатормен (Гудри қондырғысы) ауыстырылды.1942 жылы каталитикалық крекингтің өндірістік қондырғысы шарикті катализаторлы үздіксіз схемаға ауысады,катализатор реактор мен регенератор арасында циркуляцияланады (бұл шетелдің термофор,гудрифлоу,гудризид,КСРО-да 1946 жылы 43-1 типті ).Кейінгі жылдары жетілдірілген жалған сұйылған микросфералық катализатор қабатындағы каталитикалық крекинг пайда болды (шетелдік I, II, III, және IV,ОРтфлоу,А,В,С модельдері,КСРО-ның 1-А,2-Б,13-103,43-104 және ГК-3)
Каталитикалық крекинг қондырғыларының ары қарай дамуына 1962 жылғы жаңа енгізулер нәтижесі шешуші мәнге ие болды және цеолит құрамды алюмоцеликаттар,катализатордың жоғары талғамдылығы,активтілігі және термотұрақтылығы бензиннің шығымын жоғарылатты,сонмен қатар (1976 жылғы) интенсивтілігі жоғары лифт-реактор (КСРО-ның қондырғылары Г-43-107 және КТ-1,шетелдің ЮОП,2-Р-2,Эйч-Оу-Си және т.б) деп аталатын тура ағындық реакторлы-микросфералық катализаторлы кіріс ағынды каталитикалық крекинг қондырғысын жобалап енгізді.

1 ШИКІЗАТҚА,ДАЙЫН ӨНІМДЕРГЕ ЖӘНЕ ҚОСЫМША МАТЕРИАЛДАРҒА СИПАТТАМА
Қаратон кен орны
Тұрғылықты орналасқан жері Ембі ауданы 150 км солтүстік-батыс, Атырау қаласына жақын жердегі орны Қаратон ауылы.Орталығы-құлсары ауылы 85 км солтүстікте орналасқан. Өнеркәсіптік өңдеу кен орны 1949 жылы басталды.
Қаратон горизонтының мұнайлары физикалық қасиеттеріне байланысты бір-біріне ұқсамайды.Олардың тығыздықтары өз шегіне жеткенде 0,8183-0,9185 гсм3 ериді (балқиды).Мұнайдың құрамында көп мөлшерде кокс болады (3,7 %-ға дейн) ,күкір (0,32-1,29%) және (0,2-4,2%) парафин; тұтқыр,көп қышқылды..Мысалға: мұнайдың тығыздығы альпы горизонтальында бірінші корпуста0,8638-ден 0,8927 гсм3-ге дейін өзгереді.Суу температурасы +5 тен -200С, шайырдың мөлшері 10,0-ден 16%-ке дейін, қышқылдың саны -0,40-тан 0,28-ге дейін. Альпы горизонтында парафиннің құрамы бірінші корпусында 0,81-ден 3,6%-ке дейін өзгереді.
Керосин дистилятының сипаттамасы келесідегідей: мұнайға шығуы 27,6 % ; октан саны 44; күкірт мөлшері 0,46 %.
Барлық горизонттың мұнайлары күкіртті,аз шайырлы, парафинді болып келеді.
Барлық іздеу нәтижелерінде қаратон горизонтындағы мұнай төмендегі таблицада көрсетілген.
Дизельдің қысқы және жазғы түрі мынадай;бірінші жағдайда мұнайға шығатын (н.к.3500С)-47,7%,2-ші жағдайда (н.к.-2950С)-26,0%; цетан саны- 46 және 40талапқа сай;-0,8550 және 0,8500; V20- 6,00 және 3,70 мм2с;суу температурасы - минус 30 және минус 450С; күкірттің мөлшері 0,50 және 0,45%.
Талдау жұмыстары бойынша кең ауқымды май фракцияларының температурасы 350-420 және 420-4800С - та келесі нәтижелерді көрсетеді: мұнайға шаққандағы шығымы ;24,3 және 12,8%; -8,8780 және 0,8980;V50-10,00 және 32,30 мм2с;V100-3,400 және 6,600 мм2с , суу температурасы -18 және 370С;2-ші жағдайда парафиннің мөлшері - 10,5 (500С);күкірттің мөлшері -1,07 және 1,16.
Мазуттың сипаттамасы ,300 - ден жоғары 3500С температурада алынады;мұнайға шығу жолы 72,0 және 52,0% талапқа сай;ВУ80 - 1,65 және 1,90; суу температурасы - 14 және 280С;күкірттің мөлшері - 0,95 және 1,04%;кокстеу - 1,74-2,30.
Қалған сипттамасы 4800С-тен жоғары мұнайға шығатыны 15,0%;-0,9396;ВУ100 6,39;суу температурасы - 440С;күкірттің мөлшері - 0,40;кокстеу - 10,9%
Мұнайлардың бірнеше түрін физико - химиялық сипаттамасы зерктеу жұмыстары жүргізілді.Индустриялды май алу үшін келесі мәліметтер көрсетілген: мұнайға шығатын 15,0%, -0,8737,V50 11,83 мм2с, суу температурасы -240С; майға АС-5;мұнайға шығатын 2,3%, -0,8803, V100-5,140мм2с, суу температурасы -240С;дизель майлары үшін Л. Мұнайға шығатын 8,6 , V100 10,70 мм2с,V50V100= 5,5 ,суу температурасы -230С, кокстелуі 0,37%, ИВ 95.

1.1 - кесте

Каталитикалық крекинг шикізаты, параметрлері жəне өнімдері
Каталитикалық крекинг процесінде жоғары октан санды бензин фракциясы мақсаттыөнім болып саналады. Бензиннен бөлек бұл процесте тағы көмірсутекті газ, жеңіл газойл(195-350 0С фракция), ауыр газойл жəне кокс түзіледі. Кокс катализатор бетіне отырады жəне сапасы, сонымен бірге кокстың түсімен , шикізат сапасы мен да процесс параметрлерінетікелей байланысты.
Шикізат. Каталитикалық крекингтің ең негізгі шикізаты 200-500 0С арасында қайнайтын фракциялар болып саналады, көбінесе қолданатыны алғашқы айдаудың вакум фракциясы (350-500 0С) жəне гидрокрекингтің газойлдері. Жеңіл шикі заттарды (керсин,газойл фракциясын жəне т.б.) базалы ұшақ бензинінің компанентін алуда, ал ауырлауынавтобензин компанентін өндіруде пайдаланады. Қоспа шикізаты да (225-490 0С. 265-500 0С)автобензин өндіруде пайдаланылады.Бастапқы шикізаттың сапасы катализатор жұмысына үлкен əсер етеді. Шикізатқа шайыр, күкірт, азот жəне метандар қосылыстарының болуы тағы да катализатордыңактивтігі мен талғамдығын төмендетеді. Сондықтан, тіптен тура айдаумен шайырлы жəнекүкіртті мұнайлардан алынған газойлдерді де крекингтегенде, шикізаттың соңғы қайнау температурасын 480-490 0С шектеуге тура келеді.
Төменде каталитикалық крекинг шикізатыесебінде көп қолданылыпжүрген Ромашка мұнайының вакуум газойлының сапасы берілген.Кесте 1.2- Шикізат құрамы
Кесте 1.2
Шикізат
Шикізат мінездемесі
Ақырғы шегі
Вакуумды
газойл
Тығыздық(Р420) ... Фракциялық құрам
БастапқықайнауТемпературасы,0С
10% айдалу
Температурасы, 0С
50% айдалу
Температурасы, 0С
Мөлшері, %
Күкірттің ... ...
Азоттың ... ... .
Никелдің ... ...
Ванадийдің
Кокстенуі, %

0,9165-0,9231

345-352

397-403

444-456

1,79-1,88
0,11-0,07
(3-4)*10-
1*10³
0,39-0,43

Крекинг катализаторы. Соңғы кездерге дейін зауыттарда аморфты табиғи жасандыалюмоциликат катализаторы пайдаланылып келеді, олардың құрамында орташа 10-25% Al2O3, 75-80% SiO2 жəне аздаған кристалды суы, ал қоспа күйінде - темір, магний, кальцийжəне натрий оксидтері болады. Мұндай катализаторлардың активтік индексі 35-38шамасында.Қазіргі кезде барлық каталитикалық крекинг қондырғыларында синтетикалықкристалды алюмоциликатты, көбінесе микросфералы, цеолитті катализаторлар қолданыс табуда.Цеолиттер деп табиғи жəне жасанды өте майда тесікті, үш өлшемді кристалдықұрылымды алюмоциликаттарды атайды.Табиғи цеолиттер - олар кальций, натрий жəне басқа металдардың алюмоциликаттарының судағы ерітіндісіндей минералдар.Цеолиттерге кристалды құрылым мен кіру тесіктерінің мөлшерінің біркелкілігі тəн.Цеолиттердің ішкі үлкен тесіктер майда тесіктермен жалғасып жатады. Цеолиттерденылғалды бөлгенде бұл тесіктер үлкен ішкі бетті түзеді. Тесіктердің жалпы көлемі кристалдықбарлық көлемінің жарымын құрайды. Осының себебінен сусызданған цеолиттер өте жақсыадсорбенттер болады.
Синтетикалық цеолиттердің үш түрін: А,Х,У шығарады. А типтес цеолиттердіңтесіктері 0,3-0,5 нм (1нм-нанометр=109м): оларды көмірсутекті газдарда кептіруде жəнекөмір қышқыл газынан жəне күкіртті сутегіден тазалауда, сонымен қатар, нормалдыалкандарды, олардың басқа көмірсутек қоспаларынан адсорбцияланып бөлу үшінпайдаланылады. Х типтес цеолиттер тесіктерінің мөлшері 0,1-0,3 нм, ал У типтестердікі-0,8-0,9нм. Х жəне У типтес цеолиттер катализаторлар өндіруде көп қолданыс табуда.
Көп тонналы каталитикалық крекинг процестердің заманауи катализаторлар жоғары температурада (500-800℃) жалған сұйылған немесе қозғалмалы катализатор қабатындағы аппараттарда интенсифті масса және жылу алмасумен жүргізіледі,сонымен қатар жоғары активтілік , талғамдылық және регенерациялық, механикалық және басқа да эксплуатациялық қасиеттері бойынша жоғары талаптарға жауап беру керек.Каталитикалық крекингтің өндірістік катализаторлары көп компонентті жүйе болып табылады:
1) матрица (тасмалдағыш );
2) активті компонент-цеолит;
3) қосымша активті және активсіз қоспалардан тұрады.
Крекинг катализаторлар матрицасы тасмалдағыш функциясын орындайды - бетінде негізгі активті компонент - цеолит және көмекші қоспалар,жәнеүлкен молекулалық бастапқы шикізатты алдын ала крекингілеу әлсіз қышқылдық катализаторда болады.Заманауи каталиткалық крекинг катализаторының матрица материалы ретінде негізінен жоғары беттік көлемді және крекингке ұшырайтын шикізаттың үлкен молекулаларға жетуін қамтамасыз ететін оптималды кеуекті құрылымды синтетикалық аморфты алюмоцеликат қолданылады.
Аморфты алюмоцеликат цеолит құрамды катализаторға дейін негізгі өндірістік крекинг катализаторы ретінде қолданылады.Олар алюминий оксиді және кремни оксидінен тұратын қоспалардың әрекеттесуі нәтижесінде алынады,мысалы сұйық әйнектен Na2O∙3SiO2 және күкірт қышқылды алюминий Al(SO4)3.Аморфты алюмоцеликаттың химиялық құрамы Na2O(Al2O3∙xSiO2) формуласымен көрсетуге болады.Негізінен өндірістік аморфты алюмоцеликаттағы алюмини оксидінің құрамы 6-30% мас.дейін барады.
Алюмоцеликаттар ион алмасушылық қасиетке ие,ал каталитикалық актифтілікті беру үшін Na+ катионын Al+ катионына ауыстыру үшін оны күкірт қышқылды алюминимен өңдейді.Кептірілген және шынықтырылған аморфты алюмоцеликаттар протонды және апротонды қышқылдықты көрсетеді.Температуралық шынықтырудың жоғарлауымен протонды қышқылдық орталықтар апротондыға айналады.
Крекинг катализаторының актифті компоненті цеолит болып табылады,ол көмірсутекті шикізаттың мақсатты өнім түзе отырып екіншілік каталитикалық айналулар жүргізуге мүмкіндік береді.
Цеолиттер(грек тілінен аударғанда цео-қайнаушы,литос-тас) келесі формуладағы үш өлшемді кристалды құрылымды алюмоцеликат болып табылады:
Me2nO∙Al2O3∙xSiO2∙yH2O,
Мұндағы n-Me метал катионының валенттілігі; x-целикатты модуль деп аталатын алюминий және кремний оксидтерінің қатынасы; y-су молінің саны.
Қазіргі кезде табиғи және синтетикалық цеолиттерінің құрылымымен, Me катионының түрімен, циликатты модульімен және кристализациялық су молекуласының санымен ерекшеленетін ондаған түрі бар.Цеолиттер өзара канал немесе микроканалдар арқылы байланысқан кеуектердің көп мөлшерімен сипатталады,олардың өлшемдері әрекеттесетін молекулалар өлшемдерімен салыстыруға болады.Негізінен кеуектер каналдарға қарағанда диаметрі үлкен болады.Мысалы,шабазит типті цеолит 11,4 А өлшемді 3∙1020 кеуектері бар, әр кеуекке судың 24 молекуласы сияды.Шабазит каналдарының өлшемі 4,9А болады.Қыздырған кезде беттік көлемі 700-1000 м2г жетеді.Сусызданған цеолиттер әртүрлі заттардың молекулаларын каналдардың өлшемдеріне байланысты талғамды түрде адсобциялауға қабілетті.Әрине,егер адсорбцияланатын заттың диаметрі каналдың өлшемінен үлкен болса,онда цеолит ішіндегі кеуектерге ене алмайды (ситалық эффект.).Мысалы,цеолиттің каналының диаметрі 4 А болғанда диаметрі 4,9 А нормал құрылымды көмірсутектердің молекулаларын адсорбциялай алмайды.
Негізінен синтетикалық цеолиттің құрылымын А,Х,Y,...L және т.б. латын әріптерімен белгілейді.Әріптердің алдында алюмоцеликаттағы алюминидің теріс зарядын компенсациялайтын метал катионының формуласын қояды.Мысалы,CaX-кальцилік алмасу формасындағы X типті цеолитті білдіреді;LaY,ReY-лантанды және сирек жерсілтілік формадағы Y цеолит.
Цеолиттер силикатты модульдің x өлшеміне байланысты келесі құрылымдық типтерге бөледі:
Цеолиттер түрі x
Цеолит А 1,8-2,0
Цеолит Х 2,3-3,0
Цеолит Y 3,0-6,0
Эрионит(цеолит Т) 6,0-7,0
Морденит 8,3-10,7
Цеолит L 10,0-35,5
Шетелде цеолиттер басқаша классификацияланады:цеолит түрін көрсететін әріп алдыда алынған цеолит адсорбциялайтын молекуланың максималды диаметрін көрсететін санды қояды.Осы классификация бойынша NaA цеолитіне 4A цеолиті сәйкес келеді, CaA циолитіне -5A,NaX цеолитіне 13Х, CaX цеолитіне -10Х және т.б.
а-тетраедр;б-содалитті клетка;в-суперклетка;г-элементар ұяшық
Фожазит тәрізді цеолиттің құрылымы
Төменде кейбір синтетикалық цеолиттердің қуыстары мен каналдарың өлшемдері көрсетілген:
Цеолит Диаметрі
Қуыстар Каналдар
LiA 12 4,4
Na 11-12 4,0
KA 11 3,3
Ca 11 5,0
NaX және NaY 11-13 9,0
СаХ және CaY 11-13 8,0
Ca-модернит 7 4,0
H-модернит 7 6,6
Кіші өлшемді А типті цеолиттердің каналдар өлшемі (3,3-5А) және кіші циликатты модуль (1,8-2,0) негізінен каталитикалық процестерде қолданбайды және адсорбент ретінде қолданылады.Каталитикалық процестерде,оның ішінде мұнай шикізатының крекингісінде табиғи фожазит баламасы көбінесе Х және Y типті циолиттер қолданылады.Соңғы жылдары 30 астам циликатты модульді (мысалы,ZSM)L жоғары кремноземді түтікті цеолиттер кең тараған.
Біріншілік негіз (құрылымдық бірлік )Х және Y циолиттердің кристалды торы тетраедр болып табылады, ол төрт оттегі анионынан тұрады,ол кішірек өлшемді кремний және алюминий иондары арасында орналасқан.Содалиттік тор деп аталған 24 тетраедр екіншілік қиылған октаедр (сегіз,алты бұрышты және алты квадрат беттерден тұратын кубооктаедр) түзеді.Келесі құрылымдық сатыда төрт кубтетраедр алтыбұрышты призма арқылы суперклетка түзе отырып тетраедрлік формаға бірігеді.Көптеген суперклеткалар (фажозитте олар сегіз) бірігуі нәтижесінде кәдімгі тұрақты цеолит ұяшық жүйесі түзіледі.
Кремний және алюминий оксидінен түзілген тетраэдрлар цеолиттер құрылымы ашық аймақтары бар болатындай орналасқан.Бұл үлкен беттік көлемді кеуектер жүйесін жасайды.Кремний және алюминидің біріншілік құрылым бірлігінің химиялық формуласын келесі түрде көрсетуге болады:
Si4+ тетраэдрлі иондар электір бейтарап, ал үшвалентті алюминий Al3+ ионы бар тетраэдр минус бір заряд,Me (біріншілік Na+ катионымен, өйткені синтез сілтілік ортада жүргізіледі,ал кейін катион алмасу нәтижесінде басқа металдардың катиондарымен,NH4+ катионымен немесе H2 протонымен) катионының оң зарядымен бейтараптанады.
Алюминий зарядталған ионының циолит (Бренстед центірлері) бетінде болуы қышқылдық қасиетін және каталитикалық актифтіліктің болуын анықтайды.
Натри формалы цеолиттер каталитикалық активтілігі төмен және термотұрақтылығы төмен.Бұл көрсеткіштер цеолиттің силикатты модульдің үлкейуімен сонымен қатар екі валентті және әсіресе үш валентті металдардың ион алмасу дәрежесі айтарлықтай жоғарлайды.Олардың ішінде ReY типті цеолиттер термотұрақтылығы жоғары ,сонымене маңызды - жоғары каталитикалық актифтілікке ие.Осыған байланысты ReY сериялы цеолиттер крекинг катализаторының актифті компоненті ретінде әлемдік мұнай өңдеуде кең қолданыс тапты.
Цеолитті крекинг катализаторларды жетілдіру бойынша құрамында химиялық тұрақтандырғыш деп аталатын жерсілтілік элементтер кірмейтін жаңа цеолиттер буындары бойынша зерттеулер (Юнион карбайд фирмасымен 1985 ж.) маңызды саты болып табылды.
Жоғары температуралар және су буының әсерінен ReY цеолиті толық жерсілтілік алмасу кезінде де аз мөлшерде деалюминацияға ұшырайды:
Гидродеалюминация нәтижесінде суперклеткада бос орындар пайда болады, бұлцеолит кристалының бұзылуының себебі болып табылады.Кристалдан шығарылмайтын алюминий гидрооксиді цеолит суперклеткасының ішінде жиналады,сонымен қатар ол қажет емес каталитикалық активтілікке (жеңіл газдардың және кокс түзілуін тездететін Льюисті қышқылдық қасиетіне)ие болады.
Al иондарын Si иондарына ауыстыруы нәтижесінде беріктігі термотұрақтылығы жоғары бос орындары жоқ силикатты модульі және кристалдық торы жоғары силикат алынады.LS-210 деп аталатын процестің тағы артықшылығы аммони толығымен ериді және толығымен цеолиттің кристалдық торынан шығарлады.LS-210 цеолиттері (Альфа,Бета,Эпсилон және Омега тауарлы маркалары) жоғары гидротермиялық және сілтілікпен,металдың дезактивациясын қарастырғанда жоғары тұрақтылық,бірақ сутек алмасу реакциясының төмен актифтілігімен сипатталады,бұл крекинг газдарында изоолефиндердің және бензиннің октан санының шығымын арттырады.
Барлық цеолиттердің кемшілігі олардың таза күйінде механикалық беріктігінің жоғары еместігі болып табылады,сондықтан олар өндірістік катализатор ретінде қолданылмайды.Негізінен оларды катализатор құрамына 10-20% мас. көлемінде диспергирленген түрде енгізіледі.
Төменде көбінесе қолданылатын қоспа көрсетілген:
а) кокстелген катализаторын регенерациялауын интенсивтендіретін промоторлар ретінде,негізінен аз мөлшерде (0,1%мас.)ЦҚК немесе ЦҚК-ның қоспасы ретінде қолданылатын алюминий оксидінің құрамына платина енгізіледі.Pt негізінде тотығу промоторларды қолдану катализатордағы коксты толығымен жануын және жану жылдамдығын жоғарылатуға мүмкіндік береді,бұл циклондардың,утилизатор қазандықтарының және басқа да құрылғылардың күйе басуына әкелетін,регенератордағы CO-ның катализатор бетінде ретсіз жануының алдын алады.
б) негізгі өнімдердің қасиеттерін жоғарылату мақсатында соңғы жылдары октан санын 1-2 пунктықа көтеретін ZSM-5 негізіндегі қоспаларды қолдана бастады.
в) шикізаттың қоспасының ЦҚК-ға дезактивациялау әсерін төмендету үшін,соңғы жылдары каталитикалық крекинг технологиясында шикізатқа арнайы металдар пассиваторын тиімді қолдануда,олар сурьма,висмут,фосфор немесе қалайы металорганикалық комплексі болып табылады.Пассивация эфектісінен мәні катализаторда жиналған металды шпинель типті қосылыс түзу арқылы пассивті күйге өткізу.Пассивтеуші агентті сулы немесе аз еритін қоспалармен енгізеді.Пассиваторлардың берілуі кокс және сутектің шығымымен төмендетіп,бензин шығымын және қондырғының өнімділігін (қазіргі кезде пассиваторларды АҚШ-тың қалдықтардың каталитикалық крекинг қондырғысының 80% және Батыс Европа қондырғыларының 50% қолданады) арттырады.Соңғы кездері никел және ванадий ұстағыштары бар ЦҚК қатты қоспасы қолданылады, олардың құрамында Ca,Mg, барий титанаты және т.б бар,олар катализатордың өзіне қарағанда металдарды 6-10 есе артық адсорбциялайды.
г) гидротазаланбаған шикізаттың каталитикалық крекингі кезінде атмосфераны улайтын күкірт және азот оксидтері түзіледі.Өндірістік процестерге қойылатын экологиялық талаптардың өсуіне байланысты газдың қалдықтарының улы компаненттерін аулау маңызды сұрақтардың бірі болып табылады.Егер ЦҚК CaO және MgO енгізген жағдайда катализатор күкірт оксидтерінің келесі сұлба бойынша регенератордан реакторға тасымалдағыш болып табылады:
регенераторда: MgO+SO3--MgSO4 ;
реакторда: MgSO4+4H2--MgO+H2S+3H2O ;
немесе MgSO4+CH4--MgO+2H2S+CO2.
Түзілген күкіртсутек реактордан өніммен бірге шығарылады,кейін газдардан аминді тазалаумен бөлініп алады;
д) ЦҚК механикалық беріктігін арттыру үшін аморфты матрица құрамына нәзік дисперсті алюминий (α-форма) тотығын енгізеді.Сонымен қатар,катализатордың буланудан жоғалымын және катализатор жүйесіндегі аппараттардың коррозиясын төмендету үшін циркуляциялық катализаторға магни тотығы,кальцифосфаты және корбанаты,кейде барий титанатынан тұратын майлағыш ұнтақтар енгізеді.Бұл қоспалар катализатормен жоғары температурада катализатор бетімен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.