Основные положения теории радикального цепного механизма реакции термического распада. Теория Райса. Температура и продолжительность процесса и давления на результаты термического крекинга, страница 7

Цеолиты способны к обменным реакциям в водной среде. Регулируя степень катионного обмена можно получать цеолиты с разной поровой характеристикой и различной активностью. Для синтеза цеолитсодержащих катализаторов крекинга используются цеолиты типа Х и Y. Цеолиты типа А применяются как адсорбенты (осушка газов, выделение н-алканов из нефтяных фракций и др.).

Цеолиты, содержащие одновалентные металлы малоактивны в реакциях крекинга. При замене их катионным обменом на двух – или трехвалентные металлы активность цеолита увеличивается. Среди различных обменных форм цеолита Y наиболее высокой активностью и термической стабильностью обладают цеолиты в редкоземельной форме (лантан, церий, самарий и др.) и поэтому они применяются в подавляющем большинстве промышленных цеолитсодержащих катализаторов крекинга. Содержание цеолита в цеолитсодержащих катализаторах составляет 10 – 20 %.

В последние годы широкое распространение для синтеза катализаторов крекинга получают высококремнеземные цеолиты L с силикатным модулем более 30 (ZSM).

Производят катализаторы крекинга в виде стекловидных шариков с диаметром 3 – 6 мм или в виде формованных микросферических частиц диаметром 10 – 150 микрон.

Наиболее типичными вспомогательными добавками к катализаторам крекинга являются:

- промоторы окисления, способствующие дожигу СО до СО₂ и интенсифицирующие регенерацию закоксованного катализатора;

- октаноповышающие добавки на основе высококремнеземного цеолита ZSM-5, повышающие октановое число бензина на 1 – 2 пункта;

- добавка на основе цеолита ZSM-5 для повышения выхода бутан-бутиленовой фракции на 20 %.  ZSM-5 (пентасил) и другие высококремнеземные цеолиты имеют низкую прочность, поэтому вовлекаются в состав в качестве добавок.

- тонкодиспергированный оксид алюминия (б-форма), которая дополнительно вводится в матрицу для повышения механической прочности цеолитсодержащего катализатора.

В последние годы фирмой Энгельгард разработаны и внедрены в производство катализаторы «без связующего». Синтез цеолита при получении таких катализаторов осуществляется непосредственно в порах матрицы. Такие катализаторы характеризуются высокой насыпной плотностью (0,92 – 0,96 г/см³), высокой активностью и термопаровой стабильностью, а также повышенной механической прочностью.

К промышленным катализаторам крекинга предъявляются следующие требования:

а) Высокая активность, т.е. способность обеспечивать максимальный выход целевых продуктов. Активность катализаторов оценивают индексом активности (И.А.), под которым понимают выход бензина в % мас.  при крекинге эталонного сырья на стандартной установке при стандартном режиме (объемная скорость 0,7 ч^-1, температура 450 ⁰С, продолжительность 30 мин). В качестве стандартного сырья рекомендуется фр. 240 – 340 ⁰С артемо-малгобекской нефти.

Индекс активности различных катализаторов:

б) высокая стабильность – способность длительно сохранять активность в процессе работы.

Стабильность катализаторов крекинга оценивают индексом стабильности (И.С.), под которым понимают индекс активности катализатора после его 6-часовой термопаробработки при 750 ⁰С. Вместо индекса стабильности иногда применяют термин «стабильная активность по выходу бензина», что равнозначно.

По методу ГрозНИИ стабильную активность определяют на установке с движущимся катализатором при температуре 460 ⁰С, объемной скорости 1,5 ч^-1 и кратности циркуляции катализатора 2,2.

в) Высокая селективность, которая характеризует способность катализатора обеспечить максимальный выход целевых продуктов при минимальном выходе нежелательных продуктов. Селективность катализаторов крекинга оценивают отношением выхода бензна к общей глубине превращения сырья (Б / глубина превращения), отношением суммы выходов бензина и легкого газойля к глубине превращения (Б+Л.Г. / глубина превращения) или соотношением выходов бензина и кокса (Б / К).