27.Мұнай шикізатының каталитикалық крекингі процесінің катализаторларын ата

Көп тонналы каталитикалық крекинг процестердің заманауи катализаторлар жоғары температураларда (500 – 800°С) жалған сұйылған немесе қозғалмалы катализатор қабатындағы аппараттарда интенсивті масса және жылу алмасумен жүргізіледі, сонымен қатар жоғары активтілік, талғамдылық және термотұрақтылық қасиетке ие болуы керек және регенерациялық, механикалық және басқа да эксплуатациялық қасиеттері бойынша жоғары талаптарға жауап беру керек. Каталитикалық крекингтің өндірістік катализаторлары көпкомпонентті жүйе болып табылады:

1. матрица (тасымалдағыш);

2. активті компонент – цеолит;

3. қосымша активті және активсіз қоспалардан тұрады.

Крекинг катализаторлар матрицасы тасымалдағыш функциясын орындайды – бетінде негізгі активті компонент – цеолит және көмекші қоспалар, және үлкенмолекулалық бастапқы шикізатты алдын ала крекингілеу әлсіз қышқылдық катализаторда болады. Заманауи каталитикалық крекинг катализаторының матрица материалы ретінде негізінен жоғары беттік көлемі және крекингке ұшырайтын шикізаттың үлкен молекулаларға жетуін қамтамасыз ететін оптималды кеуекті құрылымды синтетикалық аморфты алюмосиликат қолданылады.

Аморфты алюмосликат цеолитқұрамды катализаторларға дейін негігі өндірістік крекинг катлизаторы ретінде қолданылды. Олар алюминий оксиді және кремний оксидінен тұратын қоспалардың әректеттесуі нәтижесінде алынады, мысалы сұйық әйнетктен Na₂O·3SiO₂ және күкірт қышқылды алюминий Al₂(SO₄)₃. Аморфты алюмосиликаттың химиялық құрамы Na₂O(Al₂O₃∙хSiO₂) формуласымен көрсетуге болады. Негізінен өндірістік аморфты алюмосиликатағы алюминий оксидінің құрамы 6 – 30% мас. дейін барады.

Цеолиттер (грек тілінен аударғанда цео – қайнаушы, литос – тас) келесі формуладағы үшөлшемді кристалды құрылымды алюмосиликат болып табылады:

Me_2/nO∙Al₂O₃∙xSiO₂∙yH₂O,

Мұндағы n – Me металының катионының валенттілігі; x – силикатты модуль деп аталатын алюминий және кремний оксидтерінің қатынасы; y – су молінің саны.

28. Экстракциялау процесін технологияда қолдану

Экстракция дегеніміз – бір немесе бірнеше ерітілген заттарды бір сұйықтықты біріншімен араласпайтын (не бөлшектеніп араласатын) басқа сұйықтықтан бөліп алу. Бұл процесті бағалы өнімдерді балқытылған қоспалардан бөліп алу үшін және сондай-ақ концентрациялы ерітінділер алу үшін қолданады. Ең бастысы экстракцияны біртекті сұйық қоспаларды бөлудің негізгі әдістерінің бірі ретінде қарастыруға болады. Көптеген жағдайларда экстракцияны ректификациямен байланыстыру кезінде пайдаланады. Еріткіште L ерітілген M таратылатын зат және еріткіш концентрайиясы қатыспаған болсын. Екінші G (экстрагент) еріткішін M таралынатын заттың бастапқы ерітіндісінен таңдап алуға және таралатын заттан тазартылған L (рафинат) ерітіндісін алуға болады. Жылу жұмсалып ректификацияға бөлінетін қоспадағы бастапқы заттың концентрациясының өсуін азайтады, алғашқы экстрагендеу бастапқы қоспаның бөлінуіне жылу шығындарын едәуір қысқартады. Экстрагенті жаңғырту үшін ректификацияның орнына кейде қарапайым су буымен айдау, суалту, екінші деңгейлі экстракция (реэкстракция) қолданылады, көбәне кристалдану және химиялық тазалау әдістерін қолданады.

Экструзия бүркігіштері нақтылы форманы ерiтiлмелi материалдарға тұлдайды. Олар экструдердiң аяқтарында орналасады және келесi профильлердiң экструзиясы үшiн қолданылады:

• Қабыршақ және парақтар

• Пакеттер үшiн тұрбалар және жең қабыршақтары

• Желi және стренгалар

• Терезелiк жүйелер үшiн қуысты профильлер

• Ашық профильлер

23-24. сутекті газ әсерімен жүретін және каталитикалық процестердің теориялық негіздері

Сутек иіссіз, ең жеңіл газ, суда ерімейді, палладий, платина, никель, т.б. металдарда жақсы сіңіреді; балқу t - 259,1 °C, қайнау t – 252,6 °C. Сутектің молекуласы екі атомнан тұрады (Н2), диссоциациялану дәрежесі 35000С-та 20%, ал 50000С-та 96%-ға тең. Тотығу дәрежелері +1,-1.

Асыл (инертті) газдар мен асыл металдардан басқа элементтердің көпшілігімен химиялық қосылыстар түзеді. Күшті тотықсыздандырғыш болғандықан

F2 –мен (қараңғыда - 2520С-та),

Cl2-мен (жарықта) ,

O2-мен ( 550 °C –тан жоғары) әрекеттесіп тікелей қосылыстар (HF, HCl, H2O) түзеді. Сутекті көптеген металдардың (Cu, Fe, W, Re, т.б.) оксидтерімен тотықсыздандырады.Мысалы:

CuO +H2 =Cu + H2O және Fe3O4 +4H2 =3Fe+ + 4H2O, т.б.

Сутек азотпен әрекеттесіп,

аммиак (N2+3H2=2NH3 ),

күкіртпен күкіртсутек ( Н2+S=H2O ),

көміртекпенжоғарытемпературада метан (C+2H2=CH4) түзеді.

Сілтілікжәнесілтілікжерметалдарменәрекеттесіпгидридтер (LiH, NaH, CaH2, BaH2,т.б.) түзеді. Сутектің аса маңыздыреакциясына CO-мен әрекеттесіп, температура, қысым, катализатор әсерінебайланысынаәртүрліорганикалық қосылыстар (HCHO, CH3OH т.б.) түзужатады. Өнеркәсіптесутекметандаконвергенциялау () несмесе суды электролиздеу () арқылыашылады. Мұнай және химия өнеркәсібіндеқосымшаөнімретіндесутекбөлінеді. Лабараториядасутектісұйытылғантұз () немесекүкірт (H2SО4) қышқылдарынамырышпенәсеретіпалады. Дүниежүзіндежылынашамамен 350*109 тонна сутекөндіріледі. Сутек, аммиак, тұзқышқылы, жасандысұйықотыналуда, майлардыгидрогенезациялауда, металдардысутек-оттек жалынындакесуде, мұнайфракцияларынгидротазалау мен гидрокрекингісінде, тағыда басқа қолданылады. Атом энергетикасындаизотоптарымаңыздыорыналады. Сутектіэкологиялық таза орынретіндеқолданудынболашағызор ().

Процестерде қолданылуына келетін болсақ,мұнай және химия өнеркәсібінде кең қолданысқа ие. Көп мөлшерде отынды модернизациялауда,яғни,өңдеуде қолданылады. Мұнай химия зауыттарында аса қолданылатын процесстер: гидродеалкилдеу мен гидрокрекинг болып табылады. Сонымен бірге гидрлеу агенті ретінде метанол өндірісінде қанықпаған майлардың қанығуы артқанда қолданылады. Және де метеллдарды қалыпқа келтіруші ретінде де қолданылады.

. Гидрокрекинг дегеніміз крекингтің бір түрі,бұл кезде жоғары қайнағыш мұнай фракциялары,яғни, мазут,вакуумды газойльді бензин,дизельді және реактивті отын,майлағыш заттар алуда,каталитикалық процесстің шикізатын алуда қайта өңдеу процесі болып табылады. Іс әрекет сутек қатысында 330—450°С температурада және 5-30 МПа қысымда,никель молибденді катализатор қатысында жүреді. Гидрокрекинг процесінде келесі ауысулар жүреді: гидротазалау шикізаттан азот қоспалары алынып тасталады; сығылу,бұл жерде көмірсутектің ауыр молекулалары кіші молекулаларға айналады; шексіз көмірсутектерді сутекпен қанықтыру.

Катализдік процестер – химиялық технологияның негізін құрайды. Өндірістің 90% - катализатор қатысында жүретін реакцияға негізделген.

Катализ – катализатор әсерінен химиялық реакция жылдамдығының өзгерісі. Катализ – химиялық реакцияның жылдамдығы және механизмімен байланысты физикалық – химиялық құбылыс.

Катализдік реакция – химия және термодинамиканың жалпы заңдылықтарына бағынады, бірақ өзіне тән ерекшелігі - қосымша компонент катализатор қатысады. Катализатордың әсері – басқа факторлардың (Т, Р және т.б) әсерінен ерекшеленеді. Температураның артуынан - әрекеттесуші молекулалардың энергетикалық деңгейлерінің жоғарлауы салдарынан реакция жылдамдайды. Бұл кезде жүйенің ішкі энергиясы өзгереді және тепе-теңдік ығысады.

Катализатор – химиялық реакцияның тепе-теңдігіне және басқада термодинамикалық сипаттамаларына әсер етпейді. Ол тура және кері реакцияның жылдамдығын бірдей дәрежеде өзгертіп, сол жағдайда тепе-теңдікке жету жылдамдығының жоғарлауын қамтамасыз етеді.

Катализдің негізі – субстраттың катализатормен аралық активті комплекс түзуі болып табылады. Бұл кезде субстрат молекуласында электрондық тығыздықтың қайта таралуы жүреді де, оны реакциялық қабілетті етеді.

Аралық активті комплекстің түзілуі, содан кейін онда байланыстың қайта топтасуы – активтену энергиясын қажет етеді. Аралық комплекстің бұзылуы – энтропияның артуымен байланысты, яғни термодинамикалық мүмкін және өздігінен жүреді. Катализатор – аралық комплекстің бұзылуын, неболмаса оның түзілуін қамтамасыз етеді. Екі жағдайда реакция жылдамдығын арттырады. Катализатордың жылдамдату әсері – реакция жылдамдығына күшті әсер ететін аралық комплекстің түзілу реакциясының активтену энергиясының төмендеуі, өйткені Аррениус теңдеуіндегі Е- активтену энергиясы дәреже көрсеткішіне кіреді.