25 Совершенствование катализаторов гидрогенизационных процессов

Требования, предъявляемые к катализаторам:

- катализатор должен иметь высокую активность. Чем выше активность тем меньше требуемый реакционной объем;

- катализатор должен иметь высокую избирательность.

- катализатор должен быть стабильным: сохранять активность, избирательность, не должен разрушаться;

- катализатор должен быстро и просто регенерироваться, выдерживать возможно большее число регенераций.

• Никель, кобальт, платина или палладий придают катализаторам дегидро-гидрирующие свойства.

• Молибден, вольфрам и их оксиды являются n-полупроводниками (как и Ni, Co, Pt и Pd). Их каталитическая активность по отношению к реакциям окисления - восстановления обусловливается наличием на их поверхности свободных электронов, способствующих адсорбции, хемосорбции, гемолитическому распаду органических молекул.

• Мо и W значительно уступают по дегидрогидрирующей активности Ni, Co и особенно Pt и Pd.

• Сульфиды Мо и W являются р-полупроводниками (дырочными). Дырочная их проводимость обусловливает протекание гетеролитических (ионных) реакций, расщепление С-S, С-N и С-О связей в гетероорганических соединениях.

• Сочетание Ni или Со с Мо или W придает смесям и сплавам бифункциональные свойства - способность осуществлять одновременно и гемолитические, и гетеролитические реакции и стойкость по отношению к отравляющему действию сернистых и азотистых соединений, содержащихся в нефтяном сырье.

Применение носителей позволяет снизить содержание активных компонентов в катализаторах (важно при использовании дорогостоящих металлов).

Нейтральные носители Al2O3, Si2O3, MgO не придают катализаторам каталитических свойств.

Кислотные носители - синтетические аморфные алюмосиликаты, цеолиты, силикаты и фосфаты магния и циркония придают дополнительные свойства в реакциях изомеризации и крекинга.

В зависимости от типа реакторов катализаторы на носителях изготавливают в виде таблеток, шариков или микросфер.

Носители, обладают преимущественно кислотными свойствами.

В мировой практике наиболее распространены в гидрогенизационных процессах АКМ, АНМ и смешанные АНКМ, а также АНМС катализаторы.

В последние годы распространение получают цеолитсодержащие катализаторы гидрообессеривания.

• Активность АКМ и АНМ зависит от суммарного содержания в них гидрирующих компонентов. В отечественных катализаторах – 16%, в зарубежных – 16 – 21%.

• АКМ и АНМ катализаторы гидроочистки - содержат 2-4 % масс. Со или Ni и 9-15 % масс. МоО3 на активном γ-оксиде алюминия. На стадии пусковых операций или в начале сырьевого цикла их подвергают сульфидированию (осернению) в токе H2S и Н2, их каталитическая активн-ть существенно возрастает.

АКМ

• высокоактивен в реакциях гидрогенолиза сернистых соединений

• обладает достаточно высокой термостойкостью

• достаточно активен в реакциях гидрирования непредельных углеводородов, азотистых и кислородсодержащих соединений сырья

• применим для гидроочистки всех топливных фракций нефти

• большой дефицит кобальта ограничивает его распространение.

АНМ

• по сравнению с АКМ, более активен в реакциях гидрирования ароматических углеводородов и азотистых соединений

• менее активен в реакциях насыщения непредельных соединений

• несколько ниже показатели по термостойкости и механической прочности.

АНМС

• имеет тот же состав гидрирующих компонентов, что и АНМ

• изготавливается добавлением к носителю (γ-оксиду алюминия) от 5 до 7% масс. диоксида кремния

• увеличивается механическая прочность и термостойкость

• незначительно улучшается гидрирующая активность.

ГО-70 и ГО-117

• отличаются большим содержанием гидрирующих компонентов (до 28 % масс.)

• несколько больше каталитическая активность

• повышенная механическая прочность.

ГС-168ш и ГК-35

• промотированы соответственно алюмосиликатом и цеолитом типа Y

• обладают повышенной расщепляющей активностью

• могут использоваться для гидрооблагораживания дизельных и газойлевых фракций

• их применение позволило увеличить объемную скорость процесса, снизить температуру процесса, увеличить производительность на 10–20 % и увеличить межремонтный пробег в 2–4 раза.

ГКД-202 (Co-Ni-Mo)

• отличается от ГК-35 меньшим содержанием гидрирующих металлов (18% масс.)

• изготавливается с использованием в качестве носителя алюмосиликата с добавкой цеолита

• обладает наилучшими показателями по механической прочности, межрегенерационному пробегу и сроку службы катализатора

• по активности в реакциях обессеривания находится на уровне катализаторов АКМ и АНМ

ГП-497С - катализатор с увеличенной механической прочностью и каталитической активностью