Основные положения теории радикального цепного механизма реакции термического распада. Теория Райса. Температура и продолжительность процесса и давления на результаты термического крекинга, страница 18

На рис. 2.6 показана зависимость кажущейся константы скорости регенерации катализатора Цеокар-2 от температуры.

До 650^оС горение кокса происходит в кинетической области, при 650 – 670^оС в переходной, а выше 670^оС во внутридиффузионной.

При этом энергия активации для температур до 650⁰С составляла 103,1 кдж/моль, а для температур выше 670⁰С  53,1 кдж/моль. Необходимо отметить, что в кинетической области горение коксовых отложений протекает во всем объеме частицы катализатора с одинаковой скоростью. Во внутридиффузионной области горение кокса в пределах каждой гранулы протекает послойно. Сначала выгорает кокс, расположенный близко к внешней поверхности гранулы катализатора, затем процесс горения перемещается в середину гранулы. Характерно, что при уменьшении расхода воздуха на регенерацию переход процесса из кинетической во внутридиффузионную область происходит при меньших значениях температуры.

В кинетической области скорость регенерации растет с увеличением концентрации кислорода.

Во внутридиффузионной области скорость регенерации уже не зависит от концентрации кислорода.

Увеличению скорости и глубины регенерации способствует повышение давления процесса вследствие увеличения парциального давления кислорода. Более эффективно протекает регенерация при уменьшении размера гранул катализатора и увеличении диаметра пор, так как при этом облегчается доступ кислорода к внутренней поверхности и диффузия продуктов горения из пор, то есть устраняется внутридиффузионное торможение процесса.

Скорость регенерации катализатора зависит и от начальносодержания на нем кокса . При уменьшении содержания кокса на катализаторе скорость регенерации уменьшается и с наименьшей скоростью выгорает остаточный (глубинный) кокс.

Цеолитсодержащие катализаторы очень чувствительны к содержанию остаточного кокса, который остается преимущественно в цеолитном компоненте и резко снижает активность и селективность катализатора. Поэтому целесообразно, чтобы его содержание на регенерированном катализаторе на превышает 0,1 % и даже 0,05 % мас. При увеличении содержания остаточного кокса на цеолитсодержащем катализаторе на каждые 0,1 % мас. выход бензина в процессе крекинга снижается на 1,5 – 1,8 % мас.

Высокое содержание оксида углерода (СО) в газах регенерации имеет ряд негативных моментов:

- выбросы токсичного СО в атмосферу загрязняют окружающую среду;

- с оксидом углерода, выбрасываемым в атмосферу, теряется потенциальное тепло регенерации;

- оксид углерода при высокой температуре может самовозгораться в регенераторе над кипящем слоем; в результате неконтролируемого его дожига возрастает температура, что может привести к прогару циклонов и другого оборудования.

Для уменьшения содержания СО в газах регенерации применяют промоторы окисления. В качестве промотирующей добавки чаще всего применяют платину. Ее наносят в небольшом количестве непосредственно на катализатор или на твердый носитель с использованием последнего как самостоятельной добавки к циркулирующему на установке катализатору.

В качестве промоторов окисления могут применяться также оксиды меди, хрома, ванадия и металлы платиновой группы – иридий, палладий и др. В качестве носителей промоторов используют оксиды алюминия, кремния, титана, магния, их смеси, глины, аморфные и кристаллические алюмосиликаты. Носитель по фракционному составу, насыпной плотности и прочности должен быть близок к катализатору крекинга.

К платиносодержащим крупногранулированным катализаторам относятся Цеокар 3ф1 (1 ppm Pt) и Цеокар 3ф2 (10 ppm Pt).

На рис. 2.7 показано влияние содержания платины в циркулирующем катализаторе на результаты его регенерации на одной из установок крекинга Г-43-102 [12].