ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализ из "Взвешенный слой в химической промышленности" В промышленности большей частью применяются каталитические процессы, протекающие в условиях контакта газа, в котором происходят химические превращения, с твердым катализатором. Такие процессы обычно называют неоднородными (гетерогенными), так как в них участвуют две различные фазы. Многие из контактно-каталитических процессов протекают с выделением большого количества тепла, причем активность катализатора во время процесса обычно падает. При проведении таких процессов во взвешенном слое улучшаются условия теплоотвода и, кроме того, легко может быть организована циркуляция катализатора, т. е. обеспечена его работа при постоянной активности. Регенерация, или реактивация катализатора проводится с целью удаления тех или иных отложений с поверхности частиц. [c.41] Наиболее характерными кОнтактно-каталитическими процессами являются окисление, крекинг и дегидрирование. [c.41] Проведение процесса каталитического окислеш я SO2 в SO3 во взвешенном слое позволяет повысить степень использования внутренней поверхности катализатора и понизить температуру газа, поступающего в реактор. Внутренняя поверхность катализатора используется гораздо эффективнее в условиях применения мелкодисперсной контактной массы. [c.42] Метод взвешенного слоя обеспечил упрощение конструкции реактора, однако потребовал создания износоустойчивого катализатора с повышенной механической прочностью. Такой катализатор был разработан в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета на кафедре катализаторов (при работе в течение одного месяца потери ванадиевого износоустойчивого катализатора от истирания составляют 1,0—1,5%). Температура его зажигания - 380°С, т. е. примерно на 40 град ниже температуры зажигания катализатора марки БАВ, обычно применяемого для окисления SO2 в SO3 в неподвижном слое. [c.42] За последние годы в нашей стране происходит интенсивный прирост мощностей производства нитрила акриловой кислоты, используемого для получения синтетических волокон, нитрильного каучука, полиакриламида, полиэлектролитов и других продуктов. Одним из применяемых в СССР способом получения акрилонитри-ла является окислительный аммонолиз пропилена. В этом случае в качестве источника азота можно использовать аммиак. Процесс идет в присутствии различных катализаторов, в состав которых обычно входят окислы металлов переменной валентности (Мо, Со, Ni, V, Sb и др.). Наиболее распространен нанесенный на силикагель или окись алюминия висмутово-молибденовый катализатор, работающий при температурах 430—500 °С. Соотношение подачи аммиака и пропилена в слой катализатора зависит от степени превращения пропилена (обычно мольное отношение МНз/СзНб=0,9- -1,05). Окислителем служит кислород воздуха. [c.42] Другим способом получения акрилонитрила является каталитическое взаимодействие ацетилена с синильной кислотой (в газообразном состоянии), причем этот процесс также целесообразно осуществлять во взвешенном слое катализатора (щелочного или Y-AI2O3). Во взвешенном состоянии легко обеспечить непрерывную смену быстро осмоляющегося и теряющего свою активность щелочного катализатора. В течение часа от 5 до 20% загруженного катализатора заменяется свежим. [c.42] Во взвешенном слое можно проводить также каталитическое окисление метилового спирта в формальдегид на серебряном катализаторе. [c.43] Проведение процессов каталитического крекинга во взвешенном слое создает благоприятные условия для комплексной автоматизации и общего повышения экономичности нефтепереработки, так как в настоящее время примерно 40% мировой добычи нефти перерабатывается на установках каталитического крекинга. [c.44] Интерес к методу взвешенного слоя в химической технике пробудился именно в связи с развитием каталитического крекинга. Взвешенный слой получил промышленное распространение в этой области с начала сороковых годов, т. е. еще до того, как были изучены его основные закономерности. [c.44] Современные установки каталитического крекинга во взвешенном слое отличаются главным образом способом транспортирования катализатора из реактора в регенератор. Высокая скорость циркуляции катализатора позволяет эксплуатировать его при постоянной и высокой активности, а также дает возможность проводить экзотермическое сжигание угля или мазута в регенераторе и эндотермический крекинг нефти в реакторе так, что можно регулировать оптимальную температуру в обоих аппаратах. [c.44] Регенератор всегда имеет большие размеры, чем реактор, так как в нем обращаются большие потоки газов. [c.45] Парофазный каталитический крекинг во взвешенном слое алю-мосиликатного катализатора в нашей стране был осуществлен впервые в 1953 г. на Новобакинском нефтеперерабатывающем, заводе. [c.45] Одним из наиболее важных преимуществ ступенчато-противо-точного каталитического крекинга является возможность получения до 60% (от общего количества выпускаемого бензина) высококачественного бензина с высоким октановым числом при одновременном получении газообразных непредельных углеводородов, представляющих собой ценное сырье для химической промышленности. [c.46] Увеличение числа секций в реакторе ведет к изменению качества жидких продуктов крекинга (в бензине уменьшается содержание серы, легкого газойля) и непредельных yi леводородов, происходит ароматизация фракции. [c.46] В схемах, работающих с циркуляцией мелкодисперсного (порошкообразного) катализатора, используются синтетические или природные алюмосиликатные катализаторы. Разработана технология получения микросферического катализатора (распылением воздухом смеси гидрозолей алюминия и кремния в горячее минеральное масло). Этим же способом получают дешевые катализаторы, например, для процессов дегидрирования (алюмохромовый) или гидрирования (никель-алюмосиликатный) различных углеводородов. [c.46] Дегидрирование изопентана, бутана и пропана с целью получения сырья для органического синтеза также является процессом, перспективным с точки зрения применения в нем метода взвешенного слоя. Каталитическое дегидрирование осуществляется в крупных масштабах для нужд промышленности синтетического каучука (бутадиеновый, изопреновый СК). Установки для дегидрирования бутана во взвешенном слое мелкодисперсного катализатора рассчитаны на производительность 200—400 т сутки с выходом бутилена 80—85% (в расчете на превращенный бутан). Особого внимания заслуживает двухстадийный метод дегидрирования (рис. 23). В первой стадии очищенная бутановая фракция поступает из сепаратора 9 в испарители 10, откуда пары бутана подаются в пароперегреватели 8, где нагреваются до 275 °С. Далее пары бутана нагреваются до 530—550 °С в трубчатой печи 2, откуда при давлении 1,5 ат поступают в реактор 7 со взвешенным слоем алюмо-хромового катализатора. В нем и происходит процесс дегидрирования при 580 °С. Для поддержания этой температуры в реактор непрерывно-подается нагретый до 640—650 °С катализатор из регенератора 6. Кратность циркуляции катализатора обычно составляет 14—-20 (в данном процессе катализатор во взвешенном состоянии является также и теплоносителем). Контактные газы (содержащие тяжелые углеводороды и главным образом бутилен) из реактора 7 проходят пароперегреватели 8 и испарители 10, промываются водой в скруббере 11 п охлаждаются в холодильнике 12. В сепараторе 13 контактные газы отделяются от тяжелых углеводородов и поступают на разделение или на дегидрирование во второй стадии процесса. [c.47] Катализатор, выходящий из нижней части реактора 7, обрабатывается азотом для десорбции углеводородов, затем пневмотранспортом подается в регенератор 6, где углерод, загрязняющий поверхность катализатора, выжигается кислородом воздуха во взвешенном слое. [c.47] Для подвода дополнительного количества тепла в регенератор -ттодается юдачиый аа—(через форсунки), при сжигании которого достигается необходимая температура (650 °С). Тепло отходящих из регенератора 6 газов используется в котле-утилизаторе 5 для получения водяного пара. [c.47] Катализаторная пыль, содержащаяся в газах, увлажняется в увлажнителе 4 и осаждается в электрофильтре 3. [c.47] Во второй стадии процесса бутилен подвергается дегидрированию с целью получения дивинила (бутадиена). Дивинил можно получать также из этилового спирта и другими способами. Потребность его в химической промышленности велика. Так как циркуляция внутри реактора при дегидрировании во взвешенном слое может привести к увеличению выхода промежуточных продуктов, то целесообразно для повышения выхода конечного продукта организовать секционирование в реакторе (по аналогии с процессами каталитического крекинга). [c.47] Вернуться к основной статье