Оформление результатов работы

Зарисовать установку для крекинга и описать ее ра­боту. Результаты опытов оформить в виде таблицы.

Контрольные вопросы

1. Почему при высокотемпературном крекинге (600—700 °С) газообразных продуктов образуется больше, чем при низкотемпера­турном?

2. Напишите уравнение реакции термического распада гептана при крекинге на два углеводорода с меньшей молекулярной массой.

3. Напишите уравнение реакции дегидрирования бутана при кре­кинге.

4. Почему увеличение давления при крекинге снижает выход газообразных продуктов?

Литература

1. Ключников Н.Г. Практические занятия по химической технологии. М., Просвещение, 1972. с. 168-171.

2. Магарил Р. 3. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. М., 1976.

Лабораторная работа №3

Тема: Каталитический риформинг

углеводородов и составление материального баланса опыта

Теоретическая часть

Ароматические углеводороды, широко используемые в хими­ческой промышленности, получали ранее из жидких продуктов термической переработки твердого топлива. В настоящее время главным источником ароматических углеводородов стала нефть. Впервые возможность получения ароматических соединений из нафтеновых и парафиновых углеводородов нефти была доказана работами русских ученых Н. Д. Зелинского, В. Н. Ипатьева, Б. Л. Молдавского, Б. А. Казанского и др. В качестве катализаторов процесса ароматизации были пред­ложены металлы (Pt, Pd, Ni и др.), оксиды металлов (А1₂О₃, Сг₂О₃, МоО₃ и др.) и их комбинации, но самыми активными ока­зались платиновые катализаторы.

В современных методах переработки нефти процессы катали­тической ароматизации, объединенные под общим названием: «риформинг-процессов», занимают исключительно важное место. Процессы риформинга позволяют превращать низкооктановые бензины в высокооктановые, обеспечивают широкое производст­во таких ценных ароматических углеводородов, как бензол, то­луол и ксилолы, с одновременным получением большого количе­ства водородсодержащего газа.

Промышленные процессы риформинга как на металлических, так и на оксидных катализаторах проводят под давлением водо­рода до 5 МПа, при температурах 450—550 °С и объемной ско­рости подачи газа 0,2—5 ч ^-1. Давление водорода препятствует коксообразованию и быстрой дезактивации катализатора.

Цель работы

Изучение дегидроциклизации и ароматизации «-парафина и составление материального баланса опыта. Выполнение работы

Реактивы

Азот (из баллона)

н-Гептан, 20 г

Катализатор промышленный алюмоплатиновый

или алюмохромовый 70 см³

Методика проведения эксперимента

н-Гептан превращают в ароматический углеводород на уста­новке, схема которой приведена на рисунке 2. Установка состоит из капельной воронки 1, крана 2, реактора 3, электропечи 4, инерт­ной насадки 5, катализатора 6, карманов для термопар 7, термо­пар 8, милливольтметра 9, переключателя 10, обратного холо­дильника 11, кварцевого холодильника 12, автотрансформатора 13, ледяных бань 14 и 18, трехходового крана 15, газометра 16 и колбы 17. Перед началом опыта проверяют правильность сборки, надежность и герметичность всех соединений установки. Прово­дят регенерацию катализатора, для чего к трехходовому крану 15 присоединяют водоструйный насос с предохранителем и просасы­вают через холодный реактор 3 воздух в течение 10 мин. Затем включают электропечь 4 и нагревают реактор под током воздуха до 500 °С. При этой температуре ведут регенерацию катализатора в течение 2 ч, следя за тем, чтобы температура слоя алюмоплатинового катализатора не поднялась выше 510 °С (а алюмохромового — выше 550 °С). В противном случае возможна необрати­мая дезактивация катализатора. Температуру в реакторе регули­руют с помощью автотрансформатора 13 (или терморегулятора).

По окончании регенерации катализатора выключают водо­струйный насос и отсоединяют его от установки. Присоединяют к крану 2 линию азота, пропускают через реактор азот со ско­ростью 100 мл/мин и снижают температуру в слое катализатора до 505±5°С. Газы, выходящие из реактора, через трехходовой кран 15 отводят под тягу.

После снижения и стабилизации тем­пературы прекращают подачу азота, закрывают кран 2, отсоеди­няют линию азота и включают подачу н-гептана из капельной воронки 1 (или механического дозатора) с объемной скоростью 0,2 ч ^-1 в расчете на жидкий гептан.

Реактор представляет собой кварцевую трубку внутренним диаметром 20 мм, снабженную двумя карманами для термопар 7. Реактор заполнен катализатором 6 (размер зерен 1,5—3,0 мм) и инертной насадкой 5.

Рисунок 3 - Установка для ароматизации н-парафинов С₆—C₈:

1 — капельная воронка; 2 — кран; 3 —реактор; 4 — электропечь; 5 — инертная насадка; 6 — катализатор; 7 — карманы для термопар; 8 — термопары; 9 — милливольтметр; 10 — переклю­чатель; 11 — обратный холодильник; 12 — кварцевый холодильник; 13 — автотрансформатор; 14, 18 — ледяные бани; 15 — трехходовой кран; 16 — газометр; 17 — колба.

Продукты риформинга проходят холодильники 12; конденсат собирается в колбе 17, которая охлаждается в ледяной бане 18, а газы через обратный холодильник 11 и трехходовой кран 15 по­ступают в газометр 16. В ходе опыта строго следят за скоростью подачи н-гептана и за температурой в реакторе, не допуская их отклонения от заданных величин. По окончании подачи н-гептана и после прекращения выделе­ния газов отключают газометр и обогрев реактора, а через реак­тор в течение 10—15 мин пропускают азот. Газы, выходящие из реактора, через трехходовой кран 15 отводят под тягу.

Определяют массу жидких продуктов реакции и содержание в них н-гептана, непредельных и ароматических углеводородов. Фиксируют объем газа дегидроциклизации, при­водят его к нормальным условиям, определяют общую массу и относительную плотность газа.

На основании полученных данных вычисляют степень конвер­сии н-гептана и составляют материальный баланс опыта.