Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Ф едеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки 18.04.01 «Химическая технология»

Образовательная программа «Химическая инженерия»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5

Название работы

Процесс каталитического крекинга. Исследование свойств катализатора каткрекинга

Вариант

Вариант 11

По дисциплине

Современные химические технологии

Студент

Группа	ФИО	Подпись	Дата
ХИМ54	Чижова Анастасия Васильевна

Руководитель

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Назарова Г.Ю.	к.т.н.

Томск – 2025 г.

Цель работы: освоить способ оценки микроактивности катализаторов каталитического крекинга с использованием установки МАК-10. Оценить влияние температуры процесса на распределение продуктов каталитического крекинга.

Объекты: промышленный катализатор крекинга, гидроочищенный вакуумный газойль.

Задачи:

1. Выполнить экспериментальные исследования катализатора каталитического крекинга на установке МАК-10 при различных температурах.

2. Рассчитать выход жидкого продукта каталитической конверсии и объем газов. Сравнить результаты измерений при двух температурах, сделать выводы о влиянии температуры на показатели процесса.

3. По результатам газохрамотографического анализа рассчитать выход фракций нк-215 С, 150–250 С, 216-350 С 350-КК в жидких продуктах каталитической конверсии и сырьевом потоке. Сравнить результаты измерений при двух температурах сделать выводы о влиянии температуры на показатели процесса. Сравнить изменение содержания фракций до и после каталитической конверсии.

4. Рассчитать выход на сырье каждой фракции, оценить конверсию сырья. Сравнить результаты измерений при двух температурах, сделать выводы о влиянии температуры на данные показатели процесса.

Теоретическая часть

Относительное каталитическое поведение катализатора выражается через испытание на активность и анализ показателей газо- и коксообразующей способности. Для этого проводят анализ испытания на микроактивность с использованием лабораторной установки установке.

В промышленности технология каталитического крекинга реализована с непрерывной регенерацией катализатора с целью обеспечения стабильной активности катализатора в цикле. Свойства свежих катализаторов и катализатора регенерированного, направляемого в реактор, различаются существенно.

При эксплуатации лабораторной установки каталитического крекинга использованы промышленные образцы свежего катализатора. Для того, чтобы приблизить активность и другие характеристики свежих образцов к параметру равновесного катализатора в лабораторных условиях проводят термопарою дезактивацию катализатора.

При температуре обработки цеолита >500 °С происходит дегидроксилирование поверхности, что приводит к образованию фрагментов AlO+, AL(OH)2+, AlOH2+, обладающих свойствами кислотных центров Льюиса (а).

Термопаровая обработка цеолита может привести к гидролизу связей AlO. В результате произойдет деалюминирование (ультрастабилизация) цеолита – выход катионов алюминия из решетки цеолита и частичное разрушение каркаса и формирование мезопористой структуры.

Образцы катализаторов были подвергнуты гидротермальной обработке при температурах 760–788°C в течение 5 ч в среде 100%-ного водяного пара.

Рисунок 1 – Дегидрокислирование поверхности цеолита, сопровождающееся трансформацией кислотных центров Бренстеда в кислотные центры Льюиса (а), и упрощенное представление процесса, приводящего к образованию фрагмента AlO⁺ EFAL, как носителей кислотных центров Льюиса (b).

Условия и стадии подготовки катализатора включают:

1. Загрузку реактора катализатором, когда реактор нагрет до 300 °C;

2. Пуск азота в реактор при скорости потока 3 см/с.

3. Нагрев реактора с максимальной скоростью до достижения температуры 600 °С.

4. Поддержание постоянной температуры 600 °C в течение 30 мин для удаления летучих веществ из катализатора.

5. Нагрев реактора с максимальной скоростью до 760 (или 788 С) +- 2°C и остановлена подача азота и пуск подачи неразбавленного пара при атмосферном давлении и постоянной выбранной температуре в течение 5 часов. При работе с неподвижным слоем скорость потока пара поддерживалась на уровне 5 см/с, при желаемой температуре 760–788 С.

6. Через 5 часов подача пара была прекращена пара и обеспечена азотную обработку со скоростью 3 см/с через реактор.

7. Далее реактор был охлажден до температуры менее 300 °C, извлечен катализатор из реактора и перенесен в колбу стеклянную с резиновой или притертой пробкой (рисунок 2).

Рисунок 2 – Проведение термопаровой стабилизации катализаторов

Подготовка установки к эксплуатации включает установку приемника жидких продуктов, реактора в печь, присоединение термопары и линий подачи сырья, заполнение насыщенным раствором соли до метки, взвешивание ватки, удерживающей жидкие продукты в тракте подачи газа на хроматограф, установку стакана с охладителем, для конденсации паров в приемнике. При проведении испытания в автоматическом режиме перед включением установки должны быть выполнены все подготовительные операции, а именно: подготовка газометра, сборка реактора и установка его в печь, заправка шприца и установка его в дозатор, описанные далее в технологических аспектах.

Этапы измерения: термостатирование; поиск шприца; проверка герметичности; предварительная продувка; дозирование; завершающая продувка; испытание завершено.	Рисунок 3 – Установка МАК-10
Факторы в промышленных условиях: Режимы работы реактора; Качество сырья; Характеристики катализатора; Дозагрузка катализатора; Режимы регенерации.

Методы

1. ASTM D 4463 Standard Guide for Metals Free Steam Deactivation of Fresh Fluid Cracking Catalysts;

2. ASTM D 3907 Standard Test Method for Testing Fluid Catalytic Cracking (FCC) Catalysts by Microactivity Test, который устанавливает метод определения активности равновесного или деактивированного лабораторным способом микросферических катализаторов;

3. ASTM 2887-16 А «Нефтепродукты. Стандартный метод определения интервалов температур.