A szerepe katalízis az olajfinomítás fejlesztés
olaj és gáz feldolgozási technológia. 1. rész
Ezek a funkciók katalízis jelenségek, nevezetesen, hogy a katalizátor felgyorsítja a kémiai konverziós áram nélkül, és szinte nincs áramlás a katalizátor anyag, és hogy rendkívül értékes eszköze a kémiai reakciók katalízisét az iparban.
Nézzük röviden csak néhány ipari katalitikus folyamatokban. Bár a jelenség a katalízis nagyon széles körben elterjedt a természet és az ember volt, hosszú ideig velük szembe, a széles körben elterjedt katalízis ipar kezdett csak ebben a században.
Katalitikus eljárásokat alkalmazunk hidrogén keletkezik, amely arra szolgál, nyersanyagként ammónia szintézisénél és néhány más kémiai gépiparban. A legtöbb olcsó hidrogén forrása földgáz. Az első lépés a hidrogén előállítására, azzal jellemezve metánból alatti gőz részleges hozzáadásával oxigén vagy levegő hőmérséklete 1130-1270 K. A katalizátort alkalmazunk nikkelt, hordozóként egy hőálló média.
Ennek eredményeként ezt a reakciót, valamint a termelt hidrogén jelentős mennyiségű szén-monoxidot. Előállítására szén-monoxid gőzzel alacsonyabb hőmérsékleten használva oxid katalizátorok lehet oxidálni CO a CO2, ezáltal a hidrogén. Egészen a közelmúltig, mint katalizátor ehhez a reakcióhoz Fe3O4 alkalmaztunk adalék króm-oxid. A katalizátor megfelelően aktív csak feletti hőmérsékleten 670 K Ezen a hőmérsékleten az egyensúlyi reakciót
még feleslegben gőz jelentősen eltolódott a bal és a végső reakcióelegy jelentős mennyiségű szén-monoxidot, amelyek jelenléte nagymértékben csökkenti aktivitását az ammónia szintézis katalizátorok. Ahhoz, hogy eltávolítsuk a maradék CO-ot szükséges alkalmazni egy bonyolult mosás a gázkeverék egy ammóniás oldatát Cu2O nyomás alatt.
Ez a folyamat is végezzük katalitikusan Nikkel-katalizátorok alkalmazása. Így, fejlesztése aktívabb katalizátort jelentősen egyszerűsített folyamatábra.
Egy másik példa, katalitikus finomítási eljárásokból. Az 1920-as években, a kőolaj-finomítás és a desztilláció korlátozott bomlás, amikor magas hőmérsékletre hevített, úgynevezett termikus krakkolás nélkül katalizátorok alkalmazásával. Csak az 1930-as években, az első próbálkozások használni finomításra katalitikus folyamatok történtek.
Jelenleg több mint 80% -a az olaj visszavezetjük katalitikus krakkolás, reformálás, kénvegyületek hidrogenolízissel, hidrokrakkoló és más katalitikus eljárásoknál. Táblázat. 2.1 ábra a legfontosabb modern katalitikus finomítási eljárásokból.
A katalitikus krakkolás korábban hőmérsékleteken hajtjuk végre a 670-770 K szintetikus és a természetes alumínium-szilikát, kremnemagnievyh, alyumokremnetsirkonievyh és más katalizátorok savas jellegű. Az elmúlt években nagyszabású ipari hasznosítása kapott alapuló katalizátorok kristályos szintetikus zeolit. A ilyen katalizátorok aktivitása, különösen azok, amelyek ritkaföldfém-oxidok lényegesen magasabb, mint az amorf alumínium-szilikát-katalizátorok.
A katalizátorok alkalmazásával nem csak növeli a képződési sebességének szénhidrogének kisebb molekulatömegű, hanem növeli a hozamot a frakciók képest termikus hasítás.
Ennek eredményeként, a kokszképződést-lerakódások a krakkoló katalizátorok aktivitása gyorsan csökken folyamat, de lehet teljes mértékben helyreáll kalcinálásával oxigéntartalmú környezetben.
végző repedés egy fluidizált ágyban a finoman eloszlatott katalizátor bizonyult különösen hatékony, lehetővé teszi, hogy könnyen elvégzi a forgalomban a katalizátornak a reaktorba és a regenerátor.
Katalitikus krakkolás a leginkább vysokotonnazhnym ipari katalitikus folyamatokban. Ezzel éppen feldolgozás több mint 300 millió tonna évente, amely előírja, hogy az éves ráta mintegy 300 ezer. T-katalizátorok.
Valamivel később, az 1950-es, katalitikus reformálási kezdett széles körben használják az olajfinomítás. Korábban, az eljárást hajtottuk végre hőmérsékleten 740-790 K és a nyomása 1,5-4 MPa,, katalizátorként előnyösen platina alumínium-oxid hordozós, hidrogén-kloriddal kezeljük, hogy növelje savas tulajdonságokkal. Jelenleg, az eljárást hajtjuk végre 0,8-1,5 MPa alkalmazása révén új polimetallikus katalizátorok.
A folyamat során a reformáló reakciókat a dehidrogénezési Naftének aromás vegyületekből, paraffinokból és olefinekből ciklizálás és az izomerizációs öt- hattagú gyűrűs szénhidrogén.
Jelenleg katalitikus reformálási használják a feldolgozása több mint 200 millió tonna olaj évente. Alkalmazása nemcsak az lehetséges, hogy javítsák az üzemanyag minősége, hanem generál jelentős mennyiségű aromás szénhidrogének az igények a vegyiparban.
Értékes melléktermék katalitikus reformálási jelentése hidrogénatom. Az advent az olcsó hidrogén engedélyezve széles körben használt katalitikus hidrogénezéséből kőolajtermékek kéntartalmú, a kiadás azt a formáját a H2S. Erre a célra fel lehet használni a különböző hidrogénező katalizátort. A legszélesebb körben alkalmazott katalizátorok olyan oxidok, kobalt és molibdén, alumínium-oxidra. Továbbá, ígéretes katalizátorok ugyanazok katalizátor készítmény, de kiegészítve a zeolitok.
Az eljárás körülményei függenek a tulajdonságait a nyers tisztítandó anyag, de a legtöbb tartományban 600-680 K és 3-5 MPa. Hidrogénezett kitéve évente mintegy 300 millió tonna kőolaj-feldolgozás. Ez a folyamat lehetővé teszi, melynek révén jelentős mennyiségű kén, megkönnyíti ezt követő katalitikus finomítási eljárások, hanem csökkenti kipufogógázai által okozott az üzemanyag elégetése.
Az elmúlt években jelentős előrelépés volt a hidrokrakkolási folyamat, amely egyben a repedés reakciók izomerizációjával: hidrogénezés. A katalizátorok alkalmazása lehetővé teszi, hogy a folyamat a 520-740 K és a nyomása körülbelül 5-15 MPa, és van egy jelentős hozammal a dízel üzemanyag egy nagy cetánszámú. Az itt használt volfrám-szulfid-katalizátorok, a volfrám-nikkel sul fidnye hordozós katalizátorok, kobalt-molibdén katalizátort alumíniumoxid hozzáadásával Ni, Pt, Pd vagy más fémeknek az amorf vagy kristályos zeolitok.
Ahhoz, minőségének javítása érdekében a benzin katalitikus izomerizáló eljárások a platina és a palládium katalizátorok különböző hordozók.
A fentiek alapján megállapítható, hogy a katalitikus eljárások jelenleg elfoglalt vezető pozícióját az olajfinomítás. Köszönhetően, hogy katalizálja a termékek értéke a nyersolajból származó, növelheti több alkalommal. Meg kell jegyezni, hogy ez a tendencia ma is folytatódik. Növekedése miatt az olajárak egyre fontosabbá válik, hogy teljes mértékben kihasználni valamennyi összetevőjét. Azt kell feltételeznünk, hogy az emelkedő költségek az olaj továbbra is, mint majd fokozatosan mozgassa az ilyen források, melyek nagyon nehezen kezelhető. Ezért rendkívül fontos, hogy ez fokozza a kitermelés az olaj termékek használatával érhető el szélesebb javított katalizátorok.
El kell ismerni, hogy a mélység a kőolaj-finomítás még mindig kicsi, ez nem annyira a technikai nehézségek miatt, hogy mennyi olaj egyensúlyát, a nagy részét, amely fűtőolaj. Gazdaságilag, legalábbis hosszú távon is kifizetődő. Szükséges, hogy jelentősen növeljék a részesedése a másodlagos katalitikus finomítási eljárásokból. Szükség van egy folyékony fűtőolaj kell ellensúlyozni a szén felhasználása.
További ígéretes lehetősége katalitikus finomítási technikák célja az inherens elutasítása kortárs folyamatok globális átalakulás minden komplex vegyületek jelen lévő olajok. Tehát, az összes kén-vegyületeket hidrogenolízisnek vetjük alá hidrogén-szulfid. Eközben sokan közülük jelentős értéket is. Ugyanez igaz a nitrogéntartalmú, fém-komplex, és sok más vegyület. Nagyon fontos volt elkülöníteni ezeket az anyagokat, vagy alá őket az egyes átalakulások, hogy értékes termékeket. Egy példa a készítmény az kéntartalmú extrahálószerek típusú szulfoxidok és szulfonok által alkotott katalitikus oxidációja kénvegyületek tartalmazott, az olajok és fűtőolaj. Kétségtelen, hogy ez a módja katalízis jelentősen növeli a hatékonyságot a kőolaj-finomító.
Scope katalízis folyamatosan és gyorsan nő, és jelentős új kihívások merülnek fel a kutatók számára. Mivel a meredeken emelkedő olajárak tartjuk extenzív fejlődés termel folyékony tüzelőanyagok szénből. Ez alapján a régi katalitikus módszerek Németországban a második világháború (ábra. 2.1). A módszer újdonsága hidrogénezése szén szerves extrakciós szerrel, így egy nehéz olaj, további katalitikus hidrogénezésnek vetjük alá nyomás alatt. Nagyon ígéretes technikák és folyékony tüzelőanyagok szintézisgázból álló szén-monoxid és hidrogén által termelt gőz elgázosítása szén. FisheraTropsha módszer jelenleg használatban a Dél-afrikai Köztársaságban. A hátránya az, hogy a kapott gáz főleg a normál paraffinok van olyan alacsony oktánszámú igényel újrahasznosítás. A dízel frakció a tüzelőanyag jó tulajdonságokkal rendelkezik magas dermedéspontú, ami kizárja annak a feltételeit hazánk.
További érdekes módja szintézisének szénhidrogének, az eredetileg által javasolt amerikai cég „Mobile”, képződésén keresztül metanol és az azt követő bomlását a katalizátort tartalmazó zeolitot sverhvysokokremnezemisty. Metanol szintézis végezzük nyomáson 5-10 MPa a réz-oxid katalizátor. A dehidratáció metanolt nem igényel nagynyomású és átfolyik az dimetil-éter alkotnak olefinek. Olefinek ugyanazon katalizátor eredményeként újraelosztása hidrogén keverék kialakítására izoparaffinok és az aromások. A hozam a benzin-frakció lehet növelni 60-70% 90-95 oktán. A dízel frakció ilyen körülmények között körülbelül 10%, és a jó minőségű cetánszámnál és öntsük pontot.
Az is lehetséges, előállítására szénhidrogének szintézisgáz, megkerülve a lépést a metanol szétválasztás. Az átalakítás a szintézis gáz metanol korlátozott visszafordíthatósága reakció, és a modern növények nem haladja meg a 4% ciklusonként. A használata polifunkciós katalizátor hordozó mind metanol szintézis és átalakítása szénhidrogének jelentősen növelheti a konverziós ciklusonként és jelentősen egyszerűsíti a folyamatot. Ez a módszer abban különbözik a klasszikus pozitív FisheraTropsha folyamat minőség a benzin és a termelt nagyon alacsony a metán-képződés, de ellentétben a cég folyamat „Mobile” szükséges, ha végző nagynyomású - 3,5 MPa.
A fenti előállítási eljárásai szénhidrogének révén egyaránt metanol és közvetlen módon útján polifunkciós katalizátorok előállításához használt folyékony üzemanyagok földgázból. Ez a termelés célszerű létrehozni közel nagy földgázmezők szállítás megkönnyítése érdekében az üzemanyag, mint a csövek mozgását folyékony tüzelőanyag sokkal olcsóbb, mint, hogy a gáz. Ezen felül, ezek hasznosak, ha folyékony tüzelőanyag sok távoli területeken rendelkező gáz, folyékony tüzelőanyagot, amelyek nehezen szállítható.
Az elkövetkező években kétségtelenül kap elterjedt szilárd katalizátorok égést. Abban a pillanatban a tüzelőanyagot égetnek főleg a hollandi kemencék hőmérsékleten 1470-1870 K együtthatója kicsi hasznos hő. Eljárás égő tüzelőanyag katalitikus reaktorban fluidizált katalizátorágyban egyidejű hőelvonás szükséges célra. Mivel a katalizátor jelenlétében, üzemanyag égési végezzük megfelelően anélkül, felesleg levegő elegendően alacsony hőmérsékleten - 670-970 C-on Thermal feszültségek reakció térfogata sokkal nagyobb, mint a hollandi kemencék, amely lehetővé teszi több alkalommal, hogy csökkentsék a mérete és súlya a növények. A leeresztett égési hőmérséklet megakadályozza a káros nitrogén-oxid. Alapján katalitikus hőfejlesztő hozható létre kis méretű kazánok, készülékek vízmelegítő, bepárlással olaj frakciók a finomítási folyamatok hőkezelés, a diszperzió és aktiválását a szilárd anyagok szárítása poranyagok, az adszorpciós-kontakt szárítás gabona, mezőgazdasági termékek és anyagok, hőre érzékeny, és más célokra.
Széles körben alkalmazható a katalízis válik semlegesítés ipari károsanyag-kibocsátás és a közlekedés. Már most megoldotta a problémát a megbízhatóan katalitikus égés a szén-monoxid és a legtöbb szerves vegyületek gázok kibocsátásának az ipari létesítmények. Alapvetően a probléma megoldásához a katalitikus redukció a nitrogén-oxidok, köztük a szelektív redukciót ammónia tartalmú keverékek oxigént.
Jelentősen bonyolultabb feladat jármű kipufogógáz semlegesítés miatt a különbség a szükséges feltételek csökkentésére a nitrogén-oxidok és a teljes oxidációja szerves vegyületek és a szén-monoxid. Jelentős nehézségek teremt változékonysága a kipufogógáz összetételét, a körülményektől függően a jármű működését. Azonban, katalitikus tisztítóberendezéssel tervezték, hogy szinte teljesen megtisztított füstgázok a szén-monoxid és szerves vegyületek, és nagymértékben csökkenti a nitrogén-oxidok koncentrációjának.
Még nehezebb a katalitikus szennyvíz kezelésére. A közelmúltban néhány előrelépés egyes szennyvíztisztító telepeken a fenolok, a kéntartalmú vegyületek és egyéb káros összetevők felhasználásával katalizátorként komplexek egyes átmeneti fémek, valamint a komplex katalizátorok rögzített hordozók.
Jelentős fejlesztés katalitikus eljárások lesz megoldani az élelmiszer-problémát. Amellett, hogy a műtrágyák előállítása, katalízis fog jelentős szerepet játszanak a termelés az esszenciális aminosavak, hogy javítsa a takarmány a haszonállatok, herbicidek, Pest Control és más készítmények szükséges növénytermesztésben. Katalízis alapvető iparág a módszer a kémiai átalakulások. Jelenleg mintegy 80% -a a kémiai termékek katalitikus úton. Ez az arány gyorsan növekszik a növekvő komplexitása kémiai átalakítások, elsajátította az ipar. Között az új produkciók katalitikus folyamatok részesedése meghaladja a 90% -ot. A fejlesztés a katalízis nagyban függ az elért kémiai és más iparágakban. Végrehajtása számos termodinamikailag lehetséges és költséghatékony eljárások, megszerzése új termékek, a korszerűbb technológiai rendszerek, a rendelkezésre álló természeti erőforrások Mindezek hosszú távú célkitűzések, hogy új és javítja a már alkalmazott katalizátorok.
A fenti példák terjed egy nagyon kis töredéke használt ipari katalitikus folyamatokban. Azonban az egyik egyértelműen levezetni néhány általános következtetés.
1. Catalysis lehetővé teszi, hogy fokozza a kémiai átalakulás, beleértve azokat reakció, amely nem jár katalizátor nélkül észrevehető mértékben.
Katalizátorok teszik lehetővé a közvetlen kémiai átalakítása képződése irányába toljuk el egy adott, kívánt terméket a több lehetséges.
A reakciók kialakulásához vezető a nagy molekulatömegű termékek a katalizátorok is vezérelhető variációja tulajdonságainak a kapott szerkezetet az anyag, és így a tulajdonságait a végső anyagok.
Katalízis - specifikus jelenség. Nem számít, amely katalitikus hatással rendelkeznek általános formában. Minden egyes reakcióban, egy adott katalizátort kell használni.