Дезактивация катализаторов

Примеси в сырье оказывают негативное влияние на активные свойства катализатора. К ним относятся: асфальтены (смолы), полициклическая ароматика, металлы и азот. Примеси делятся на дезактивирующие катализатор обратимо и необратимо. Обратимую дезактивацию вызывают коксогенные примеси – смолы и полициклическая ароматика (выраженные коксуемостью); от них катализатор легко регенерируется выжиганием кокса [3].

Металлы и азот дезактивируют катализатор необратимо. Металлы (главным образом, никель и ванадий), откладываясь в порах катализатора, экранируют активные (кислые) центры, снижают его активность, а отложившийся в порах металл способствует газообразованию. При выжиге кокса металл остается в порах, и поэтому потеря активности катализатора все время нарастает.

По мере увеличения содержания никеля и ванадия, являющихся дегидрирующими металлами, возрастает в продуктах крекинга выход водорода и сухих газов, а выход бензина снижается. Содержание металлов в сырье каталитического крекинга нормируется не более 2 г/т [2, 7].

Из всех соединений азота самыми сильными ядами катализатора являются азотистые основания (анилин, пиридин, хинолин), потому что они нейтрализуют кислые центры катализатора, и он безвозвратно теряет свои активные каталитические свойства. При содержании в сырье 0,2 % азотистых оснований выход бензина (основной показатель активности катализатора) снижается на 4-5 % [3].

Сера сама по себе вредной примесью в процессе не является, однако способствует коксообразованию, катализирует этот процесс. Однако при выжиге кокса образуются оксиды серы, отравляющие атмосферу, а также переходит в продукты крекинга, требующие после этого гидроочистки.

В настоящее время широко используется предварительная гидроочистка сырья крекинга (вакуумного газойля или мазута) до содержания серы 0,3-0,4 %. При этом смол остается 0,3 % и коксуемость снижается до 0,2 %, что в результате дает:

· в 1,5 раза уменьшается количество кокса на катализаторе;

· на 2-3 % увеличивается выход бензина;

· отпадает необходимость гидроочистки продуктов крекинга.

Рассмотрим химизм и механизм каталитического крекинга различных углеводородов.

3.1.4 Химизм превращения углеводородов в процессе
каталитического крекинга

На основании анализа образующихся продуктов качественно можно выделить следующие основные реакции процесса каталитического крекинга [3]:

• крекинг парафинов (дает парафин и олефин);
• крекинг олефинов (дает олефин + олефин);
• деалкилирование ароматических углеводородов (отрыв или крекинг алкильных цепей);
• крекинг нафтенов (дает циклогексан + олефин без разрыва кольца).

Вторичные реакции, определяющие состав конечных продуктов крекинга:

• перенос водорода (нафтен + олефин дают ароматику + алкан);
• изомеризация (алкан дает изоалкан);
• перенос алкильных групп (бензол + ксилол дают два толуола);
• конденсация бензольных колец;
• диспропорционирование олефинов низкой молекулярной массы.

В схематическом виде основные направления превращения углеводородов при крекинге можно представить следующим образом [3]: