12.2.2. Давление

С точки зрения экономики давление гидрокрекинга должно быть минимальным. Это минимальное значение давления опреде­ляется как термодинамическими, так и кинетическими условиями.

Скорость гидрокрекинга данного сырья на данном катализаторе определяется температурой процесса; эта температура должна обеспечивать приемлемую скорость реакций. При этой темпера­туре давление должно обеспечивать термодинамическую возмож­ность гидрирования (гидрокрекинга) наиболее полициклических аренов сырья. Из этого следует, что минимальное давление тем выше, чем менее активен катализатор (так как возрастает необ­ходимая температура процесса) и чем тяжелее сырье (так как с ростом числа колец константа равновесия гидрирования умень­шается). При этом весьма важно, что большая термодинамически возможная глубина гидрирования первого кольца полицикличе­ского арена не обязательна, так как расщепление гидрированных колец снимает термодинамические ограничения гидрирования.

Диалкилнафталины могут гидрироваться в тетралины при 400—425 °С на 40—60 % при 7 МПа, и это давление, по-видимому, близко к минимально возможному при переработке легких газой­лей. Для тяжелых газойлей и тем более остаточного сырья для предотвращения дегидрирования циклоалкановых колец в поли­циклических системах требуются более высокие давления. Воз­можная глубина гидрирования полициклических аренов с ростом давления возрастает непрерывно.

Скорость реакций гидрокрекинга на катализаторах гидрирующего типа с увеличением давления возрастает до очень высоких значений давления, практически не применяемых (табл. 12.6).

Скорость гидрокрекинга на катализаторах с высокой кислот­ной активностью, протекающего по карбкатионному механизму, зависит от давления более сложно. Повышение давления снижает термодинамически возможный выход алканов, которые иниции­руют образование карбкатионов, и ускоряет гибель последних при повышении концентрации водорода на поверхности катализатора при реакциях:

K^-R⁺ + HD →RH + K + D

где К — кислотный активный центр; D — активный центр гидрирования — дегид­рирования.

При невысоких давлениях концентрация водорода на Поверх­ности катализатора мала, и большое число кислотных активных центров «не работает» в результате дезактивации коксом.

Нало­жение этих двух факторов приводит к наличию максимума ско­рости реакции как функции давления. Так, скорость гидрокре­кинга на катализаторе с высокой кислотной активностью белого вазелинового масла, перегоняющегося в интервале 352—485°С, проходит через максимум при 21 МПа (табл. 12.7).

Из данных табл. 12.7 видно, что выходы отдельных фракций гидрокрекинга проходят через максимумы при тем более высоких давлениях, чем тяжелее фракция. Это объясняется увеличением скорости стабилизации карбкатионов относительно скорости их распада с ростом давления. Увеличение скорости стабилизации карбкатионов относительно скорости их распада видно также из результатов гидрокрекинга декана (табл. 12.8). Увеличение ве­роятности стабилизации изомеров первично образующегося децильного карбкатиона с увеличением давления повышает выход изодеканов относительно выхода продуктов крекинга.

С увеличением давления в результате возрастания глубины гидрирования азотистых соединений до аммиака снижаются степень и скорость дезактивации катализаторов гидрокрекинга азо­тистыми основаниями (рис. 12.4 на стр. 265).

Для переработки относительно тяжелых видов сырья — ваку­умных газойлей и газойлей каталитического крекинга — приме­няют давления 10—15 МПа. Для гидрокрекинга нефтяных остат­ков с использованием относительно дорогостоящих катализаторов применяют давление 20 МПа.

ТАБЛИЦА 12.8. Результаты гидрокрекинга декана на катализаторе с высокой кислотной активностью

Гидрокрекинг прямогонных легких газойлей с низким содержанием азота можно проводить при от­носительно низких давлениях — порядка 7 МПа.