Катализаторы гидрогенизационных процессов и механизм их действия

Используемые в промышленных гидрогенизационных процессах катализаторы являются сложными композициями, и в их состав вхо­дят, как правило, следующие компоненты:

1) металлы VIII группы: Ni, Co, Pt, Pd, иногда Fe;

2) окислы или сульфиды VI группы: Mo, W, иногда Сг;

3) термостойкие носители с развитой удельной поверхностью и
высокой механической прочностью, инертные или обладающие кис­
лотными свойствами.

Никель, кобальт, платина или палладий придают катализаторам дегидро-гидрирующие свойства, но они не обладают устойчивостью по отношению к отравляющему действию контактных ядов и не мо­гут быть использованы в отдельности в гидрогенизационных про­цессах.

Молибден, вольфрам и их оксиды являются п-полупроводника-ми (как и Ni, Co, Pt и Pd). Их каталитическая активность по отноше­нию к реакциям окисления - восстановления обусловливается нали­чием на их поверхности свободных электронов, способствующих адсорбции, хемосорбции, гемолитическому распаду органических молекул. Однако Мо и W значительно уступают по дегидро-гидри-рующей активности Ni, Co и особенно Pt и Pd.

Сульфиды же Мо и W являются р-полупроводниками (дырочны­ми). Дырочная их проводимость обусловливает протекание гетеро литических (ионных) реакций, в частности, расщепление С - S, С — N и С - О связей в гетероорганических соединениях.

Сочетание Ni или Со с Мо или W придает их смесям и сплавам бифункциональные свойства - способность осуществлять одновре­менно и гемолитические, и гетеролитические реакции и, что особен­но важно, стойкость по отношению к отравляющему действию сер­нистых и азотистых соединений, содержащихся в нефтяном сырье.

Применение носителей позволяет снизить содержание активных компонентов в катализаторах, что особенно важно в случае исполь­зования дорогостоящих металлов. В зависимости от типа реакторов катализаторы на носителях изготавливают в виде таблеток, шари­ков или микросфер.

Носители нейтральной природы (оксиды алюминия, кремния, магния и др.) не придают катализаторам на их основе дополнитель­ных каталитических свойств.

Носители, обладающие кислотными свойствами, как, например, синтетические аморфные и кристаллические алюмосиликаты и цео­литы, магний- и цирконийсиликаты, фосфаты, придают катализато­рам дополните изомеризующие и расщепляющие (крекирую­щие) свойства.

В мировой практике наибольшее распространение в гидрогени-зационных процессах получили алюмокобальтмолибденовые (АКМ), алюмоникельмолибденовые (АНМ) и смешанные алюмоникелько-бальтмолибденовые (АНКМ), а также алюмоникельмолибденсили-катные (АНМС) катализаторы. В процессах глубокого гидрирова­ния азотсодержащих и ароматических соединений парафинов и мас­ляных фракций применяют алюмоникель или алюмокобальтвольф-рамовые катализаторы (АНВ или АКВ). В последние годы распрост­ранение получают цеолитсодержащие катализаторы гидрообессери-вания и гидрокрекинга.