ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дезактивация катализатора и методы ее снижения из "Промышленные установки каталитического крекинга" На промышленных установках крекинга катализатор подвергается действию среды, высоких температур, механических нагрузок в результате свойства его существенно изменяются. Уменьшается активность, изменяется пористая структура, ухудшается избирательность, прочность, регенерируемость и другие показатели. Все эти изменения приводят к уменьшению выхода, ухудшению качества и увеличению себестоимости целевых продуктов. При этом возникает необходимость ужесточения условий эксплуатации катализатора, увеличения его расхода. Потери продукции из-за ухудшения качества катализатора огромны. Поэтому необходимо изучить причины изменения качества катализатора при эксплуатации и разработать методы его защиты от действия дезактивирующих факторов. [c.34] В процессе крекинга удельная поверхность катализатора уменьшается с 380—400 до 100—250 м /г, удельный объем пор сокращается в 1,3—2,0 раза и несколько возрастает средний радиус пор. В результате активность циркулирующего катализатора становится меньше, чем у свежего (рис. 3). Наиболее сильно активность и другие свойства катализатора изменяются на установках, перерабатывающих тяжелое сырье. [c.34] При сравнении структурных характеристик катализатора, циркулирующего на установке (равновесного), и образцов, прокаленных и пропаренных в лабораторных условиях, можно заключить о значительном старении катализатора в промышленных условиях. Несколько изменяется размер частиц и сильно уменьшаются поверхность и удельный объем пор. В лабораторных условиях такое изменение структуры происходит только при нагреве катализатора до 850 °С и выше. Результаты обследования установки типа 43-102 показали, что в процессе регенерации и транспортировании теряется более 60% регенерированного катализатора. [c.35] При разрушении катализатора образуется 30% (от общего количества потерь) пыли со средним размером частиц 0,1 мм (вследствие истирания шариков) и 70% частиц со средним размером 0,35 мм (крошка). Пыль образуется из свежих и из отработанных шариков. Крошка получается в основном в результате полного разрушения свежих шариков катализатора. Частицы крошки размером 0,3 мм и более содержат лишь следы никеля и ванадия. Концентрация в них железа и кальция также невелика. С уменьшением размера частиц с 0,3 до 0,04—0,06 мм содержание в них металлов резко возрастает. Во фракции менее 0,06 мм содержится около 1% железа и кальция, 0,2% ванадия и 0,05% никеля. Таким образом, вместе с пылью удаляются металлы, благодаря чему в циркулирующем шариковом катализаторе их содержится сравнительно мало. [c.35] Поскольку при регенерации катализатора кокс удаляется не полностью, в циркулирующем катализаторе он распределяется неравномерно. В центральной части шариков закоксованность достигает 25—35%, а в остальной части она не превышает 1—7%. Неравномерность распределения кокса приводит к неодинаковой интенсивности тепловыделения при регенерации различных участков шарика. В результате происходит локальное повышение температуры и отдельные участки шарика спекаются. Такими участками чаще всего являются периферийный слой частиц и центральная часть, занятая остаточным коксом. [c.36] В промышленных условиях спекание катализатора протекает в объеме частицы позонно. Шарик катализатора содержит несколько четко очерченных сферических зон с разной степенью спекания. При ужесточении условий эксплуатации содержание в равновесном катализаторе шариков с четко выраженными зонами спекания возрастает. Так, содержание таких шариков в циркулирующем катализаторе на установках, перерабатывающих тяжелое сырье, около 70%, а на установках, перерабатывающих легкое сырье, — не более 6%. Следовательно, активность катализатора уменьшается в результате перегревов при регенерации. При повышении температуры регенерации и увеличении содержания в катализаторе кокса ширина зоны горения кокса уменьшается. В этих условиях в очень узкой сферической области выделяется огромное количество тепла, что и является причиной послойного спекания шарика катализатора. [c.37] Экспериментальное изучение причин разрушения и спекания катализатора позволило предположить следующий механизм его старения на промышленных установках при- переработке тяжелого сырья. В первый период работы, когда активность свежего катализатора еще высока, на нем накапливается большое количество кокса — 10—12% и более. При регенерации активные частицы нагреваются на 100—200 °С выше, чем основная масса менее активного циркулирующего катализатора. При этом активные частицы интенсивно (и неравномерно по глубине) спекаются, что сопровождается большими потерями катализатора. Пёриод стабилизации свойств катализатора заканчивается, когда его активность понизится до уровня, обеспечивающего относительно небольшое коксообразование и регенерацию без существенных перегревов. В дальнейшем активность катализатора снижается медленно, расход его также невелик и определяется главным образом истиранием. [c.37] Лизатора можно следующими путями более равномерно распределить сырье по всем частицам сократить выход кокса при неизменной глубине крекинга снизить закоксованность частиц путем распределения кокса по большей массе циркулирующего катализатора. Это достигается разработкой и внедрением устройств, обеспечивающих хорошее смешение парожидкостного сырья с катализатором, проведением процесса крекинга в две ступени, повышением температуры крекинга при соответственно уменьшенной длительности процесса, секционированием аппаратов на установках с кипящим слоем катализатора и др. Значительно меньше закоксо-вывается катализатор при повышении кратности его циркуляции. Однако это ведет к возрастанию общего выхода кокса кроме того, увеличивается количество углеводородов, увлекаемых катализатором в регенератор, и осложняется работа отпарной зоны реактора. [c.38] Повысить активность и уменьшить расход циркулирующего катализатора можно удалением полностью спекшихся неактивных шариков. Они не только являются балластом, но и приносят вред, так как способствуют увеличению расхода активной части катализатора. С другой стороны, при крекинге тяжелого сырья целесообразно добавлять катализатор, прошедший стабилизацию на установке, перерабатывающей легкое сырье. В этом случае перегрев добавляемых частиц уменьшается. Такой метод применяется на некоторых заводах при необходимости добавки сразу большого количества катализатора, а также при пополнении ежедневных потерь. [c.38] Повышение стабильности катализатора позволяет увеличить выход целевых продуктов (газа и бензина) примерно на 25 отн. % одновременно повышается качество этих продуктов и уменьшается расход циркулирующего шарикового катализатора. [c.39] Наряду с необратимым изменением качества катализатора при его длительной эксплуатации происходит весьма значительная обратимая его дезактивация в течение одного цикла крекинга вследствие накопления кокса на поверхности катализатора. При удалении коксовых отложений в процессе регенерации активность катализатора восстанавливается. [c.39] Вернуться к основной статье