Катализаторы каталитического крекинга.

Реакции каталитического крекинга протекают на поверхности катализатора. Направление реакций зависит от свойств последнего, качества сырья и условий процесса. В результате крекинга на поверхности катализатора отлагается кокс, поэтому важной особенностью каталитического крекинга является необходимость непрерывной регенерации катализатора (выжигание кокса).

Для крекинга применяются алюмосиликатные катализаторы. Это искусственно полученные твердые высокопористые вещества с сильно развитой внутренней поверхностью.

В настоящее время наибольшее развитие получили системы каталитического крекинга «флюид»(ККФ), то есть с «кипящим» слоем катализатора, использующие микросферический целиотсодержащий катализатор.

Современные катализаторы крекинга содержат в своем составе 3-20% мас. цеолита, равномерно распределенного в матрице. Преобладающей формой цеолитсодержащего катализатора являются микросфероиды со средним диаметром частиц около 60 мкм для установок ККФ и шарики диаметром 3-4 мм – для установок с движущимся слоем.

Цеолиты, используемые в составе катализаторов, должны иметь высокую активность и селективность в крекинге нефтяных фракций, стабильность при высокотемпературных воздействиях в среде воздуха и водяного пара, необходимые размеры входных окон в полости структуры. Таким требованиям в наибольшей степени соответствуют цеолиты типа Х и Y в редкоземельной обменной форме или в ультрастабильной форме, и поэтому они находят преимущественное применение при синтезе катализаторов крекинга. Цеолиты представляют собой алюмосиликаты с трехмерной кристаллической структурой следующей общей формулы: Me_2/nO·Al₂O₃·xSiO₂·yH₂O, где n –валентность катионаMe;x– мольное отношение SiO₂/Al₂O₃ ; y– число молей воды.

В настоящее время известно 34 природных и около 100 разновидностей синтетических цеолитов, однако практическое применение имеют пока несколько типов.

Основой структуры всех цеолитов является тетраэдр, состоящий из четырех анионов кислорода O^2- , которые окружают значительно меньший по размерам ион Si⁴⁺ или Al³⁺. Тетраэдры с ионами кремния электрически нейтральны, а тетраэдры с ионами алюминия имеют заряд –1, который в цеолитах нейтрализуется положительным зарядом катиона, например Na⁺.

Современные катализаторы крекинга характеризуются низким содержанием остаточного натрия (Na₂O) – 0,2-0,5%, высокой насыпной плотностью – 800-1000 кг/м³, прочностью на истирание(индекс прочности по Девисону составляет 2-8%) и однородным гранулометрическим составом.

Зарубежные фирмы располагают широким ассортиментом промышленных катализаторов, различающихся по целевому назначению, уровню активности и селективности. Ведущими фирмами-производителями катализаторов являются: Грейс-Дэвисон, Энгельгард, Акзо-Нобель (таблица на стр. №7). Значительными производителями катализаторов являются в настоящее время Китай и Япония.

Среди отечественных катализаторов крекинга наибольшее распространение распространение получили системы КМЦР, Микроцеокар-8, Микроцеакар-5. содержание Al₂O₃ в современных катализаторах составляет 30-45%. Это обусловлено тем, что высококремнеземная матрица повышает термопаровую стабильность и в определенной степени – устойчивость к отравлению тяжелыми металлами.

Одной из определяющих эксплуатационных характеристик катализаторов крекинга является их регенерируемость. Цеолитсодержащие катализаторы имеют несколько лучшие регенерационные характеристики, чем аморфные алюмосиликаты. Применение в цеолитсодержащих катализаторах редкоземельного цеолита улучшает регенерацию вследствие катализирующего действия ионов редкоземельных элементов на горение кокса.

Цеолитсодержащие катализаторы крекинга отличаются существенно более высокой активностью, чем