раздел 2.5) и определенное количество катализатора. На блоке управления вибрацией устанавливаются определенные по предварительным экспериментам значения амплитуды и частоты вибрации реактора. Включается печь подогрева реактора и виброустройство, обеспечивающее постоянное перемешивание каталитической системы. Одновременно in situ происходит механохимактивация частиц катализатора. По выходе на заданный температурный режим в реактор подается сырье. В реакторе создаются условия близкие к идеальному смешению. Это облегчает изучение кинетики процесса [18, 61].
Газовая фаза анализируется хроматографически. Количество образовавшегося бензина определялось разгонкой жидких продуктов крекинга при атмосферном давлении с отбором фракции 35-1800С.
4.1.1. Исследование процесса крекинга на катализаторе NaX.
Данные по термическому крекингу для промышленной установки приведены в табл. 4.1 строка 1 [4]. Выход бензина 50-55% масс на свежее сырье. Из текста ясно, что это данные процесса с рециркуляцией сырья. Указано [4], что при однократном пропуске выход бензина составлял 15-20% масс (строка 1).Использовать эти данные для сопоставления с результатами, полученными в работе сложно, так как отсутствуют условия проведения процесса. В других источниках [1,121] приведены данные с меньшими значениями выхода - до 25% на свежем сырье.
Исследования термического крекинга без вибрации проводили на реакторе: пустом (строка 2); заполненном на 50% объема чистыми стеклянными шариками (строка 3) и заполненном на 50% объема шариками, запыленными катализатором (строка 4). В опытах 2-4 степень превращения сырья изменялась незначительно (5,5-6,8% масс.), а выход бензиновой фракции составил от 47,8 до 49,7% на превращенное сырье. Шарики с адсорбированным на их поверхности катализатором (без вибрации) показали несколько более высокий результат - 50,5% бензина. Данные, приведенные в строках 2-4, невозможно сравнить с данными строки 1 из-за отсутствия состава продуктов реакции. При температуре 4500С термический крекинг вакуумного газойля не зафиксирован.
Результаты экспериментальных исследований крекинга вакуумного газойля по технологии AnCVB (реактор смешения) на катализаторе NaX представлены в табл. 4.1 строки 5-13. При добавлении к запыленным
Таблица 4.1
Термический и на катализаторе на NaX крекинг вакуумного газойля (tКИП 350 - 5500С) (установка AnCVB)
№tрасходfCкатХвыход на превращенное сырье, %масс.*Примечание0Cмл/минГцг/м3 реактора%Н2СН4С2Н6С2Н4ППФББФБензин нк-1800СДТ
180-3500СВлияния катализатора на степень превращения и состав продуктов крекинга1470-550данные промышленного процесса с рециклом50-55-Смидович [4]за однократный пропуск15-20-25001,1-05,50,77,31,51,82,54,848,329,2результаты работыреактор пустой35001,1-05,10,67,41,21,22,65,249,729,4реактор с 50% стекл. шар.45001,1-свобод-ного 06,80,96,12,22,62,44,247,831,2шарики запылены катал.,
катализ отсутствует4,52,850,538,055001,14,5589,71,29,04,311,62,08,534,626,3max степень превращения65004,023,20,85,11,82,12,46,048,131,1max скорость реакцииВлияния температуры на степень превращения и состав продуктов крекинга73501,14,553,30,10,30,20,22,19,252,233,2результаты
работыmin температура;
max выход светлых84001,18,50,74,31,71,94,07,449,428,194501,137,70,87,46,911,02,89,237,322,255001,189,71,29,04,311,62,08,534,626,3 Влияния частоты вибрации на степень превращения и состав продуктов крекинга84001,14,558,50,74,31,71,94,07,449,428,1резул. раб.104001,158,20,84,81,51,93,87,350,027,4max частота вибации114001,167,70,83,41,61,92,88,351,926,8Влияния концентрации катализатора на степень превращения и состав продуктов крекинга124001,14,516,60,62,71,21,52,438,048,632,6резул. раб.min концентрация кат.134001,12,58,70,51,91,01,43,08,942,038,784001,158,50,74,31,71,94,07,449,428,1max концентрация кат. * кокс и потери 2,5 %масс.
шарикам свободного катализатора и применении вибрации при прочих равных условиях (строка 5) степень превращения сырья возросла до 89,7% (более чем в 15 раз), причем изменения скорости реакции еще выше. Об этом свидетельствует снижение выхода бензиновой фракции до 34,6 % масс. за счет роста газообразных продуктов. Повторение данного эксперимента при большем в 4 раза расходе сырья (строка 6) дало выход бензиновой фракции 48,1%масс. при степени превращения сырья 23,2%. Строки 5-6 свидетельствуют о наличии катализа процесса крекинга в присутствии свободного несорбированного катализатора и вибрации реактора.
Данные по влиянию температуры на процесс крекинга представлены в строках 5, 7-9. Нижняя граница ведения каталитического процесса составила 3500С (строка 7, рис 4.1 прямая 2), а термического 5000С (прямая 1). При повышении температуры от 3500С до 5000С степень превращения сырья возросла от 3,3 до 89,7%. Выход бензиновой фракции при этом снизился от 52,2 до 34,6% (кривая 2). Следовательно, учитывая влияние расхода сырья на
Рис. 4.1. Зависимость выхода бензиновой фракции от температуры процесса для термического (1) и каталитического (2) крекинга. (Скат = 5 г/м3 реактора; расход сырья 1,1 мл/мин; f = 4,5 Гц).
выход продуктов, для максимального выхода бензина процесс крекинга следует проводить при пониженной температуре или при более высоких расходах. Следует подчеркнуть, (рис. 4.1) что реакция термического крекинга зажигается при температуре на 1000С выше (4500С), чем каталитического.
Исследовалось влияние частоты колебаний каталитической системы на процесс крекинга (строки 8, 10, 11). При увеличении частоты вибрации от 4,5 до 6 Гц степень превращения сырья снизилась от 8,5 до 7,7%, а выход бензиновой фракции вырос от 49,4 до 51,9%. Следовательно, возможна оптимизация крекинга изменением частоты