3. Катализаторы процесса гидроочистки бензиновых фракций.

В процессах гидроочистки бензиновых фракций могут быть использованы любые сероустойчивые, гидрирующие катализаторы, но лучше результаты дают металлы, окислы и сульфиды элементов VI и VIII групп периодической системы элементов (никель, кобальт, железо, молибден, вольфрам, хром) и различные их сочетания друг с другом.

В промышленности широко распространены катализаторы, представляющие собой сочетания окислов и сульфидов кобальта (или никеля) с окислами и сульфидами молибдена или вольфрама, а именно молибдатов кобальта (или никеля), сульфовольфраматов никеля и т. д. В качестве носителей наиболее употребима активная окись алюминия (γ-Al₂O₃ и η-Al₂O₃₎ в чистом виде и модифицированная некоторыми добавками.

Состав катализаторов гидроочистки, в частности алюмокобальтмолибденовых, оказывает существенное влияние на их активность и селективность. При этом важно не только общее содержание окислов кобальта и молибдена в катализаторе, но и соотношение между ними. Мольное отношение окислов кобальта и молибдена может меняться от 0,2:1 до 5:1. Наиболее часто это отношение 1:1.

В алюмокобальтмолибденовых катализаторах мольные отношения окислов никеля и молибдена составляют 0,5:1-1,15:1. В никельвольфрамовых катализаторах мольное соотношение компонентов равно 0,5:1-1,5-2:1.

Оптимальное содержание активных гидрирующих компонентов в кобальтмолибденовых и никельмолибденовых катализаторах составляет 8-20 вес.%. Дальнейшее увеличение этих компонентов приводит лишь к незначительному повышению активности катализатора. Результаты исследований показали, что образцы катализаторов, содержащие 3,2-8,9 масс % CoO и 7,2 -10,7масс % MoO₃, по обессеривающей способности близки между собой .

Ниже приведены характеристики нескольких катализаторов, применяемых в настоящее время при гидроочистке бензиновых фракций:

Катализатор ГО-30-7 предназначен для гидроочистки бензинов, в том числе бензинов вторичного происхождения. Состоит из окислов алюминия, никеля, молибдена. По внешнему виду катализатор представляет собой гранулы – экструдаты диаметром 2мм. Условия эксплуатации: температура 300-330°С, давление 2,5-4 МПа, объемная скорость 7-8 час^-1. Остаточное содержание серы ≤ 1ppm, срок службы катализатора – 48мес.

Катализатор гидроочистки бензинов ГО-70 представляет собой экструдаты диаметром 2мм и состоит из оксидов алюминия, никеля, молибдена. Коэффициент прочности – 1,3 кг/мм. Катализатор эксплуатируется при температуре 360-380°С, давлении 3-4 МПа, объемной скорости 5-6 час^-1. Остаточное содержание серы в бензине – 0,01% [7].

Катализатор защитного слоя НКЮ-500 представляет собой оксиды никеля, кобальта, молибдена, равномерно распределённые в активном оксиде алюминия, сформованного в виде колец Рашига. Высокопрочный катализатор НКЮ-500 используется в качестве верхнего удерживающего слоя в реакторах процессов гидроочистки вместо керамических шаров для лучшего рассеивания сырьевого потока, а так же подготовки сырья процессу гидроочистки.

Благодаря большому свободному объёму слоя катализатора НКЮ-500, по сравнению с керамическими шарами, значительно улучшается распределение газо-сырьевой смеси, предотвращается забивание слоя катализатора продуктами коррозии, что существенно снижает перепад давления в реакторах.

Катализатор НКЮ-500 обладает достаточной активностью в реакции гидрирования коксогенных соединений, защищая таким образом основной слой катализатора гидроочистки от закоксовывания.

В процессе гидроочистки, и в случаях подготовки катализатора к работе - сульфидировании, окислы активных металлов переходят в сульфиды и частично восстанавливаются до металлов. В сульфидной форме катализатор проявляет свою оптимальную активность.

Потерявший активность в процессе гидроочистки катализатор, может быть, подвергнут окислительной регенерации.

В период пуска установки для достижения наибольшей активности производится предварительная активация - сульфидирование катализаторов гидроочистки сульфидирующим агентом (требутилполисульфидом), или неочищенным ВСГ в смеси с сырьём с целью перевода активных металлов из оксидной формы в сульфидную, поскольку именно сульфиды ответственны за активность катализатора в реакциях гидрирования.

Взаимодействие активных компонентов алюмоникельмолибденовых катализаторов с серой в присутствии водорода протекает по схемам [8]:

МоО₃ + Н₂ + 2Н₂S = МоS₂ + 3Н₂О

3NiO + Н₂ + 2Н₂S = Ni₃S₂ + 3Н₂О