Типы промышленных катализаторов

В крекинг-процессе применяются два типа катализаторов, в состав которых входят в основном алюминий и кремний. Один из них представлен искусственными соединениями кремния и алюминия с содержаниями алюминия в пересчете на Al2O9 15—30 %. Роквемор и Стрикленд показали, что состав фракций, получаемых при крекинге нефти, может меняться в зависимости от содержания Al2O3 в катализаторах. Катализаторы другого типа получают из некоторых глин; в таких катализаторах содержание Al2O3 также изменчиво. Псевдосжиженные и гранулированные катализаторы получают как синтетически, так и за счет природных глин. Согласно Милликену и др., производство катализаторов из глин в 1952 г. составляло около 40% от всей продукции катализаторов.

Требования промышленности, предъявляемые к катализаторам, можно охарактеризовать только в общих чертах, поскольку в каждом отдельном производстве они несколько различны в зависимости от природы сырья, необходимого состава продуктов фракционирования и производственных характеристик перерабатывающего агрегата. Катализатор должен обеспечивать определенный уровень переработки нефти и получение продуктов удовлетворительного состава, т. е. катализатор должен обеспечивать получение соответствующего количества бензина высокого качества, некоторого количества газа, особенно газов, наиболее подходящих для использования в восстановительных процессах или в химии, и возможно меньшего количества кокса. Обычно при крекинге желательно получить бензин с наибольшим октановым числом. Однако иногда необходимо, чтобы выход бензина не превышал некоторой величины, так как в противном случае могли бы возникнуть производственные трудности, связанные с конкретной перерабатывающей установкой. Экономические факторы этого типа и состояние рыночных цен могут определять требуемый состав и выход газа.

Катализаторы должны обладать высокой твердостью, чтобы противостоять истиранию в производственном процессе, и устойчивостью при температурах и давлениях пара, имеющих место в процессе, чтобы их каталитическая активность длительно сохранялась в течение дней или месяцев. Кроме того, катализаторы должны быть устойчивы против «отравления», т. е. они должны сохранять свою каталитическую активность при загрязнениях сырья серой, которая реагирует с катализатором, что приводит к уменьшению его каталитической активности и изменению количественного состава продуктов крекинга.

Как явствует из вышесказанного, весьма трудно произвести какую-либо общую оценку качества катализатора. Есть ряд сравнительно простых методов прямой оценки качества катализатора [например, определение каталитической активности (Cat. A. tests)]; однако в каждой лаборатории, заинтересованной в таких катализаторах, обычно их оценка производится по собственной методике. Прямые определения качества катализатора показывают, подходит он или нет для применения на крупной опытной установке или в заводских условиях, которые являются единственным методом, позволяющим окончательно установить, насколько пригоден данный катализатор для промышленного использования. Очевидно, оценка данной глины как сырья для производства катализатора представляет трудную задачу.

Недавно Стоун и Рэйз показали, что дифференциальный термический анализ можно использовать как метод оценки качества некоторых катализаторов; этот метод заключается в определении интенсивности термических реакций катализаторов при различных температурах при адсорбции водяного пара, водорода и газообразных орган-азотных соединений.