Каталитический крекинг - типичный пример гетерогенного катализа. Реакции протекают на границе двух фаз: твердой (катализатор) и паровой или жидкой (сырье), поэтому решающее значение имеет структура и поверхность катализатора.
Применительно к каталитическому крекингу необходимо рассматривать не только химизм целевого процесса, но и сопровождающие его физико-химические явления:
1. поступление сырья к поверхности катализатора (внешняя диффузия);
2. диффузия (внутренняя) молекул сырья в поры катализатора;
3. хемосорбция молекул сырья на активных центрах катализатора;
4. химические реакции на катализаторе;
5. десорбция продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья с поверхности и диффузия из пор катализата;
6. удаление продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья из зоны реакции.
В зависимости от режима процесса, качества сырья и степени дисперсности катализатора, роль диффузных и адсорбционных процессов может быть больше или меньше.
Наиболее распространенной теорией механизма каталитического крекинга является карбоний-ионный механизм (карбоний-ион - положительно заряженный углеводородный ион).
На поверхности катализатора имеются каталитические центры двух видовщротонные. где каталитическая функция принадлежит протонам (кислоты Бренстеда); апротонные. где координационно-ненасыщенный атом аллюминия служит акцептором электронов.
При крекинге скорость распада парафиновых углеводородов растет с повышением их молекулярной массы.
При температуре крекинга, равной 450-520 °С, катализатор не действует на легкие углеводороды (пропан, бугаи), а высококипящие углеводороды подвергаются глубоким превращениям. Скорость крекинга цетана больше скорости гептана в тринадцать раз.
Как и при термическом крекинге, теплота каталитического крекинга расценивается как итоговый тепловой эффект совокупности реакций разложения и уплотнения.
Необходимо отметить, что цеолитсодержащим катализаторам больше присущи реакции изомеризации (с выделением тепла), чем аморфным катализаторам.
Тепловые эффекты указанных выше реакций различаются по величинам и знаку, большинство - эндотермичны. Так реакции перераспределения водорода, полимеризации, циклизации, конденсации, изомеризации и др. протекают с эндотермическим эффектом.
Интенсивность протекания тех или иных реакций определяет результирующий эндотермический (с поглощением тепла) тепловой эффект крекинга: от 100 до 400 кДж/кг сырья.
1.5. Основные факторы процесса каталитического крекинга.
Основными факторами, влияющими на процесс каталитического крекинга являются - температура процесса, давление в реакторе, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции катализатора. Результаты процесса каталитического крекинга определяются такими показателями, как общая глубина превращения сырья, выход целевых продуктов и их качество.
Температура процесса каталитического крекинга. В зависимости от вида перерабатываемого сырья, температура в реакторе составляет от 470 до 535 °С.
Температура оказывает существенное на процесс каталитического крекинга, при повышении температуры процесса до 470-480 °С выход бензина возрастает и проходит через максимум, при увеличении температуры выше 490 *С выход снижается, т.к. происходит разложение ранее образовавшихся углеводородов и повышается выход газообразных углеводородов и кокса на катализаторе.
Следует отметить, что с увеличением температуры выше 490°С повышается скорость распада углеводородов и скорость вторичных реакций дегидрирования нафтеновых соединений в ароматические, что приводит к увеличению концентрации ароматических и непредельных углеводородов в газе и бензине (содержание C1 и Сз в газе увеличивается, а С4 уменьшается). С повышением температуры увеличивается октановое число бензина.
Крекингу более ароматического сырья и более тяжелого по фракционному составу соответствуют более высокие температуры. Для каждого сочетания сырья и катализатора существует оптимальный температурный режим крекинга, обеспечивающий энергетическое равновесие между десорбцией промежуточных продуктов уплотнения с поверхности и адсорбцией исходных молекул сырья, быстрое удаление продуктов разложения и минимальный выход кокса.
Давление в реакторе. Давление в реакторе составляет от 0,13 до 0,28 МПа в зависимости
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
