Катализаторы процесса гидрокрекинга. Их влияние на эффективность процесса. Основы управления процессом
Билет
Энергия активации и зависимость скорости реакции от температуры
Повышение температуры на каждые 10 градусов увеличивает скорость большинства химических реакций в 2-4 раза.
Для обычных химических реакций значения температурного коэффициента находятся в пределахот 2 до 4, а для биохимических реакций могут достигать значений 7-9.
Температура влияет на скорость химической реакции, увеличивая константу её скорости, поэтому выше приведённое уравнение можно представить следующим образом:
Правило вант гоффа примерно показывает влияние температуры на скорость хим реакции, не все столкновения приводят к химическим взаимодействиям. Получается только у тех, которые имеют запас энергии ( чтобы был разрыв связей и образование новых)
Основные постулаты теории активации:
· не каждое столкновение (физическое взаимодействие) приводит к акту химического взаимодействия (химической реакции);
· к химическому взаимодействию приводят лишь те столкновения, в которых участвуют частицы, обладающие энергией, необходимой для такого взаимодействия (энергией активации);
· при соударении частицы должны быть определённым образом ориентированы относительно друг друга.
Энергия активации (Еа) − это минимальная энергия частиц, достаточная для того, чтобы они вступили в химическое взаимодействие (Еа , кДж/моль).
Энергия активации (Е´а) обратной экзотермической реакции АВ = А + В больше энергии активации (Еа) прямой реакции на величину, равную по модулю тепловому эффекту (энтальпии) реакции ΔНР, то есть Е'а = Еа + |ΔН|. Активированный комплекс [А…В] один и тот же для прямой и для обратной реакции.
|
|
|
Координата (путь) реакции
Рис. 4. Энергетическая диаграмма экзотермической реакции
Например, для реакции соединения водорода и иода:
Н2 + I2 = 2НI, Еа = 167,4 кДж/моль,
а для реакции разложения иодоводорода:
2НI = Н2 + I2 , Е′а = 186,2 кДж/ моль.
Энергия активации характеризует энергетический барьер, преодоление которого взаимодействующими частицами приводит к образованию продуктов реакции. Энергия активации необходима для возникновения непрочного активированного переходного комплекса [А…В]
Возникновение и распад такого комплекса можно представить общей схемой на примере образования и распада йодоводорода
Молекулы исходных веществ [H2…I2] Молекулы продуктов реакции
Активированный комплекс не является химическим соединением, так как в нём происходит перераспределение химических связей между взаимодействующими атомами., что осуществление реакции через возникновение промежуточного комплекса (переходного состояния) энергетически выгоднее, чем образование новых химических связей после разрыва таковых в молекулах исходных веществ. Такой комплекс неустойчив вследствие его высокой энергии, и быстро распадается, образуя продукты реакции, или исходные вещества.
|
|
|
Маленькая энергия активации – хорошо, большая – плохо. Хуже протекает реакция
Способы активации реагирующих веществ:
· подвод теплоты из окружающей среды (термическая активация);
· воздействия различного рода электромагнитных излучений (свет, проникающая радиация);
· воздействия активных частиц, возникающих при радиоактивном распаде ядер или при электрическом разряде;
· воздействие механической энергии – инициирование некоторых химических реакций ударом или трением (взрыв смеси бертолетовых солей).
Зависимость между константой скорости и энергией активации химической реакции выражается уравнением Аррениуса:
Скорость реакции делят на истинную и среднюю:
Истинная= -dc/dt Средняя =(С2-С1)/(t2-t1)
- говорит об убыли концентрации реагирующего вещества
К – коэффициент пропорциональности, не зависит от С, зависит от Т, природы и кт
Показывает, какая доля хим столкновений приводит к хим взаимодействию
|
|
|
Катализаторы процесса гидрокрекинга. Их влияние на эффективность процесса. Основы управления процессом
| Гидрокрекинг – процесс переработки различных нефтяных дистиллятов (реже – остатков) под давлением водорода при умеренных температурах на бифункциональном катализаторах, обладающими кислотными и гидрирующими свойствами. Процесс осуществляемый с использованием водорода с целью уменьшения молекулярной массы компонентов сырья и изменения пропорций, в которых эти компоненты встречаются. | · высококипящие нефтяные фракции · мазут · вакуумный газойль · деафальтизат * получение более легких продуктов вызывает ↑ расхода водорода на гидрокрекинг данного сырья. Утяжеление сырья требует большего расхода водорода для получения продуктов, перегоняющихся ниже Ткип сырья. При глубоких формах пр-са кач-во продуктов не зависит от кач-ва сырья. | - смесь сульфидов никеля и вольфрама (6% Ni, 19%W) нанесенных на алюмосиликат -Pd на цеолите типа Y -Pt на цеолите Яды: азотсодержащие сырье с высоким содержанием азота | Т = 260-450С Р = 5-30МПа Повышение Р: непрерывно возрастает возможная глубина гидрирования полициклических аренов; скорость реакции гидрокрекинга на kt гидрирующего типа возрастает до оч высоких значений давлений, практически не применяемых; снижается степень и скорость дезактивации kt азотистыми основаниями. Повышение Т: ускоряет реакции распада; ↑ содерж алканов и ↓ содерж циклоалканов *теплоту отводят введением холодного водородсодержащего газа | · бензин · дизельное и реактивное топливо · смазочные масла · сырье для каткрекинга и др |
|
|
|
Катализаторы гидрокрекинга вакуумного газойля, как правило, состоят из:
1) кислотного компонента, выполняющего крекирующую и изомеризующую функции, используют твердые кислоты, входящие в состав катализаторов крекинга: цеолиты, алюмосиликаты и оксид алюминия. Для усиления кислотности в катализатор иногда вводят галогены.
2) металла или сочетания металлов в восстановленной, оксидной или сульфидной форме, обеспечивающих гидрирующую и расщепляющую функции (содержат Ni(Co) и Мо(W) );
3) связующего, обеспечивающего механическую прочность и оказывающего влияние на формирование пористой структуры катализатора. Функции связующего часто выполняют кислотный компонент (оксид алюминия, алюмосиликаты), оксиды кремния, титана, циркония, магний- и цирконийсиликаты.
Для активирования kt используют также разнообразные промоторы: рений, родий, иридий, редкоземельные элементы и др.
Основы управления процессом
Бифункциональные катализаторы гидрокрекинга
с оптимальной гидрирующей и высокой кислотной активностями обеспечивают:
1) небольшой выход легких парафинов C1-C3;
2) изобутана до 70—80 % в бутановой фракции;
3) высокое содержание изомеров (до 95 %) во фракциях C5-C6, легкий бензина (до 82֯С) содержит 80-90% алканов, 0-5%бензола; октановое на уровне 86—88;
4) содержание во фракции С7+ до 50 % нафтеновых углеводородов (прекрасное сырье для риформинга);
5) высокое содержание изопарафинов и низкое — бициклических ароматических углеводородов в керосиновых фракциях, → высококачественное топливо для реактивных двигателей;
6) малое содержание ароматических углеводородов в дизельных фракциях, имеют высокие цетановые числа и относительно низкие температуры застывания.
Эти kt сильно отравляются азотистыми основаниями, блокируются активные центры. Поэтому процесс гидрокрекинга проводят в две ступени.
Большое значение уделяется катализаторам на цеолитной основе, обладающим высокой гидрокрекирующей активностью и хорошей избирательностью.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!