Лекции+химия+нефти+и+газа. Конспект лекций Химия нефти и газа
 Скачать 1.14 Mb.
|
Лекция 18Тема: Термокаталитические процессы Большинство промышленных процессов основано на каталитических реакциях, и их совершенствование связано обычно с открытием новых катализаторов. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина. По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительно быстрее, при этом происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, т.е. образуются углеводороды с разветвленной цепью атомов углеродов. Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью, ибо в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов. не каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации в нем не протекают. Такой бензин более устойчив при хранении. Процессы крекинга вначале осуществлялись без катализатора, но в течение последних пяти десятилетий успешно применяются все более совершенные катализаторы; в основном это твердые кислоты. Наиболее значительное достижение в технологии крекинга за последние 40 лет связано с разработкой цеолитных катализаторов. Они оказались настолько эффективнее по сравнению с ранее применявшимися катализаторами, такими, как алюмосиликаты, что их внедрение привело к перестройке всего процесса. Алюмосиликатные катализаторы — твердые высокопористые тела, состоящие в основном из окиси алюминия. Алюмосиликатные катализаторы могут быть природными — активизированные глины и синтетическими, причем последние обладают большей каталитической активностью, механической прочностью и термической стойкостью, чем первые. Любой катализатор активно взаимодействует с исходными реагентами, но его участие в процессе ограничивается только начальными стадиями превращения. В последующих стадиях он полностью регенерируется и может снова взаимодействовать. Энергия активации химических реакций снижается за счет образования промежуточных систем с участием катализаторов . Гомогенный катализ – катализатор и реагирующие вещества образуют однородную систему, например – газовые смеси или жидкие растворы. При гетерогенном катализе – катализатор чаще всего находится в твердой фазе, а реагирующие вещества – в газообразном или др. состоянии. В нефтепереработке в основном осуществляются гетерогенные каталитические процессы. Лекция 18Тема: Типы катализаторов. Механизмы действия катализаторов. Стадии катализа: 1. Диффузия реагирующих молекул к поверхности катализатора 2. Активированная адсорбция (хемосорбция) реагирующих веществ на поверхности катализатора 3. Химическая реакция на поверхности катализатора 4. Десорбция ( снятие с поверхности катализатора) продуктов реакции 5. Диффузия продуктов реакции в глубь газовой фазы Общий принцип действия гетерогенных катализаторов заключается в том. что молекулы реагирующих веществ, сталкиваясь с активными центрами катализатора, могут образовывать различные нестойкие промежуточные соединения ( радикалы или ионы). От реакционной способности и природы этих соединений зависят и скорость протекающих реакций, и состав конечных продуктов. В практике подбора и применения гетерогенных катализаторов необходимо учитывать их селективность, активность и срок службы. Селективность – избирательность катализатора, это способность катализатора ускорять только одну или несколько химических процессов определенного типа из числа термодинамически вероятных при данных условиях и для данного сырья. Активность катализатора – это его производительность, чем активнее катализатор, тем меньше его нужно для превращения определенного количества исходных веществ в конечные продукты за единицу времени. Активность катализатора зависит в основном от состояния его поверхности. Катализаторы обычно применяют в виде таблеток, шариков или зерен небольших размеров. Для увеличения поверхности часто катализатор наносят на подложку (носитель), обладающую пористой поверхностью. Спад активности катализатора – утомление или старение – бывает от различных причин. Чаще всего – в результате отложения на его активных центрах продуктов распада – кокса, смолы, парафинов и др. или вследствие воздействия некоторых примесей в сырье, называемых каталитическими ядами. Восстановление активности катализатора называется регенерацией. Основные особенности процесса катализа заключаются в следующем:
|