Эксплуатация реакционных аппаратов.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 8Следующая ⇒

Назначение реакторов. Классификация.

Реакторы предназначены для проведения химических реакций.

Используются в процессах крекинга, коксования, гидроочистки, алкилирования.

Химические реакции производятся с помощью катализаторов, которые в основном ускоряют реакцию или (редко) замедляют ее.

Классификация.

1. В зависимости от состояния катализатора:

¾ с неподвижным слоем катализатора;

¾ с компактным движущимся слоем шарикового катализатора;

¾ с псевдожиженным слоем катализатора;

¾ реактора работающие под высоким давлением.

По принципу организации процесса:

¾ непрерывного действия;

¾ периодического действия;

¾ полунепрерывного действия.

Агрегатное состояние вещества оказывает самое большое влияние на принцип действия реактора, и его конструктивного оформления. Кроме того, в зависимости от этого фактора определяется выбор некоторых основных и вспомогательных узлов аппарата, таких, как, например, питатель, перемешивающее устройство, поверхность теплообмена и т.д.

Катализаторы: виды, назначение, обозначения.

Катализаторами называются вещества, которые, вступая в промежуточное химическое взаимодействие с реагентами, вызывают увеличение скорости химических реакций, но восстанавливают свой химический состав при окончании каталитического акта и не входят в состав конечных продуктов.

Подавляющее большинство химических процессов протекает в условиях применения катализаторов – более 90% всех химических превращений осуществляется с их использованием. При этом каждой химической реакции соответствует особенный, индивидуальный катализатор, зачастую подобранный эмпирическим путем и отличающийся химическим составом, пористой структурой, размером и формой гранул. Это обстоятельство обуславливает огромное количество известных на сегодня катализаторов, превышающее тысячу наименований.

С точки зрения химического состава катализаторы отличаются неоднородностью, обусловленной нанесением активной части на так называемую основу, в качестве которой используются различные природные и синтетические соединения, устойчивые в условиях процесса (активированные угли, оксид алюминия, силикагель и др.).

Для производства катализаторов используют различные методы – осаждение из растворов, пропитку, смешение и сплавление с последующим выщелачиванием неактивной части, а также ряд других способов. При этом многие катализаторы перед использованием подвергаются специальной обработке (активации), в ходе которой происходит образование активного вещества и формирование пористой структуры.

Выбор катализатора для того или иного процесса определяется в основном технологическими и экономическими соображениями. Для оценки эффективности катализатора необходимо учитывать производительность (активность), селективность, ожидаемый срок службы, стоимость и др.

Катализаторы характеризуются стабильностью, определяемой целесообразностью их промышленного использования в том или ином процессе и обуславливающей срок службы. В среднем 15-20% используемых катализаторов ежегодно заменяются новыми. При этом необходимо подчеркнуть, что в ряде случаев существует возможность специальной обработки катализаторов (регенерация), в результате которой соединения приобретают утраченные свойства и направляются для повторного использования.

Катализаторы относятся к малотоннажным функциональным материалам и являются наукоемкой продукцией широкого межотраслевого применения, включая нефтепереработку, химию и нефтехимию, пищевую и фармацевтическую промышленности, экологию и энергетику. На долю катализаторов нефтепереработки приходится около 35-40% от всех применяемых в России катализаторов.

Классификация катализаторов и основные направления использования каталитических процессов в нефтепереработке.

Существующее в настоящее время огромное количество катализаторов можно классифицировать по разным критериям: структура, состав, катализируемые процессы, агрегатное состояние и др.

По агрегатному состоянию все катализаторы делят на две большие группы:

¾ Гомогенными называются катализаторы, находящиеся в одной фазе с реагентами.

¾ Гетерогенными называются катализаторы, образующие отдельную фазу, не смешивающуюся с реагентами и продуктами. Как правило, это твердые катализаторы.

До настоящего времени не разработано единой систематизации выпускаемых промышленностью катализаторов. В связи с этим классификация соединений осуществляется на основании следующих параметров:

a) тип катализируемой реакции, в соответствии с которым выделяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные катализаторы;

b) природа активного вещества, на основании которой различаются металлические, сульфидные, металлоорганические, комплексные и др. катализаторы;

c) в) группы каталитических процессов или особенности их аппаратурно-технологического оформления (например, крекинга нефтепродуктов, синтеза аммиака и т.д.).

Данный вариант классификации представляется наиболее комплексным, поскольку предусматривает ориентацию на отраслевую структуру народного хозяйства страны.

В соответствии с выбранным подходом, каталитические процессы могут

быть отнесены к одной из двух важнейших сфер их проведения: нефтеперерабатывающей или химической/нефтехимической промышленности.

Катализаторы используются в таких процессах нефтепереработки (см. табл.2), как:

¾ крекинг, основная цель которого сводится к получению моторных топлив, а также химического сырья в результате распада тяжелых углеводородов;

¾ риформинг – переработку бензиновых и лигроиновых фракций нефти с получением высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов;

¾ гидроочистка – процесс селективного гидрирования содержащихся в нефтепродуктах органических сернистых, азотистых и кислородных соединений, которые, присоединяя водород, образуют соответственно, сероводород, аммиак и воду и в таком виде удаляются из очищаемого продукта;

¾ изомеризация – процесс увеличения октанового числа легких бензиновых фракций.

Процесс каталитического крекинга нефтяных фракций является одним

из наиболее крупнотоннажных процессов нефтепереработки. Сущность процесса каталитического крекинга основана на расщеплении высокомолекулярных углеводородных соединений на более мелкие молекулы с перераспределением освобождающегося по месту разрыва связи " углерод- углерод" водорода в присутствии микросферического цеолитсодержащего катализатора.

Этот процесс актуален потому, что, являясь вторичным, существенно влияет на глубину переработки нефти и позволяет получить суммарный выход светлых нефтепродуктов до 85-87% за счёт выработки компонентов высокооктанового бензина, дизельного топлива, бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракций, а так же сухого газа (фр. С₁-С₂), используемого в качестве топлива для нужд НПЗ.

Таблица 2: Основные направления использования каталитических процессов в нефтепереработке.

Каталитические процессы	Основной тип катализаторов
Крекинг	Микросферические и шариковые цеолитсодержащие алюмосиликаты, в том числе с добавками окислов редкоземельных элементов
Гидрогенизационные процессы	Гидроочистка	Алюмокобальтмолибденовые и алюмоникельмолибденовые соединения с добавками цеолитов и алюмосиликатов
Гидрообессеривание
Гидрокрекинг	Модифицированный цеолит с гидрирующим металлом [металлы Pt-группы или оксиды никеля (кобальта), вольфрама (молибдена)] и связующим (Al2O3)
Риформинг	Платина (0, 2-0, 6%) на окиси алюминия с добавками хлора, фтора и редких металлов
Изомеризация	Платина на фторированном оксиде алюминия или цеолите, возможно на цирконийсодержащем носителе.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒