Оценка катализаторов FCC с использованием реактора для испытания на микроактивность (MAT)

Оценка катализаторов FCC обычно выполняется с использованием устройства для тестирования микроактивности (MAT). В этом примечании к прибору Altamira рассматривается тест на МАТ и устройство.                < / p>

Автор: доктор Джордж Марселин

Лабораторная оценка катализаторов жидкостного каталитического крекинга (FCC) осложняется природой катализатора. Как следует из названия, катализаторы FCC коммерчески используются в псевдоожиженном виде и быстро дезактивируются в процессе крекинга. Таким образом, попытка имитировать коммерческий реактор для лабораторной оценки с использованием всего нескольких граммов катализатора является трудной, если не невозможной. Хотя существует множество тестов для оценки кислотности катализатора, свойства, важного в катализе ГЦК, окончательный тест состоит в определении активности и селективности катализатора с использованием стандартного сырья и в условиях, приближенных к промышленным условиям эксплуатации. Это можно сделать с помощью ТЕСТА на МИКРОАКТИВНОСТЬ. Тест на микроактивность Тест на микроактивность был впервые разработан крупными нефтяными компаниями для оценки катализаторов FCC в периодическом режиме с использованием стандартных исходных материалов. Испытание состоит в пропускании заданного объема сырья через нагретый катализатор и сборе как газовых, так и жидких продуктов. На основе анализа продукта рассчитываются конверсия и селективность. Тест был стандартизирован в 1980 году, когда ASTM выпустила Метод испытаний D 3907 для оценки катализаторов на основе теста на микроактивность. Этот стандартный метод определяет такие параметры, как конфигурация реактора, подача, загрузка катализатора и рабочие температуры, и делает возможным сравнение между лабораториями. Схема устройства MAT показана на рисунке 1. Специально разработанный реактор с неподвижным слоем, включающий секцию предварительного подогрева, используется для хранения катализатора (обычно около 4 граммов), который поддерживается при температуре 900 ° F (482 ° C) в соответствии с процедурой ASTM. Катализатор загружают, сначала доводят до температуры под действием потока азота и оставляют для промывки в течение не менее 30 минут. Подачу жидкости включают и пропускают через катализатор со скоростью 1,33 мл за 75 секунд, а жидкие продукты собирают в приемник, поддерживаемый при температуре 32°F. ASTM рекомендует использовать газойль в качестве сырья. Поскольку газойль довольно вязкий, шприц в насосе необходимо нагреть до 40°C (104°F). Сразу после добавления жидкого сырья реактор снова промывают азотом в течение не менее 15 минут, и все жидкие стоки собираются в приемнике.

Точное количество используемого корма определяется путем взвешивания шприца до и после испытания. Количество собранного продукта взвешивается непосредственно в тарированном приемнике. Любую жидкость, задержавшуюся на выходе из реактора или в соединениях, можно собрать и определить вес с помощью ватного тампона. Жидкий продукт анализируют методом газовой хроматографии с использованием имитируемого пакета GC для дистилляции. Они доступны в продаже у всех основных производителей. Конверсия газойля рассчитывается как разница между весом используемого сырья и весом необработанного материала, деленная на вес сырья. Необработанный материал определяется как весь материал с температурой кипения выше 216°C (421°F), т.е.:

где:

Wfeed представляет вес используемого сырья;

Wproduct - вес продукт, собранный в охлажденном приемнике;

Wswab - вес остаточной жидкости, собранной ватным тампоном; и

R - массовая доля материала, кипящего выше 216°C, как определено с помощью имитационного анализа GC дистилляции

Определение селективности Расширение для определения селективности продукта используется оригинальная процедура. Газообразные продукты либо анализируются в режиме онлайн, либо собираются и анализируются в автономном режиме. Количественный газообразный анализ должен включать H2, H2S1, C1-C4 и комок C5+, который не нужно растворять. Жидкую фракцию анализируют с помощью GC-анализа, имитирующего дистилляцию. Твердый углерод (кокс) на катализаторе определяют с помощью коммерческого анализатора углерода или путем пропускания кислорода над катализатором и анализа на образующиеся CO и CO2. Комбинируя эти анализы, можно получить баланс массы. ASTM рекомендует, чтобы массовый баланс составлял от 96% до 101%, чтобы результаты селективности были надежными. Как правило, селективность указывается для следующих фракций: Газ: от H2 до C4

Бензин: продукты от C5 до продуктов, кипящих ниже 216oC

Масло легкого цикла: Продукты, кипящие от 216 до 343oC

Масло тяжелого цикла: Продукты, кипящие выше

Дезактивация коксовым паром катализатора FCC Перед оценкой матирования катализатор обычно дезактивируют гидротермальной “обработкой или пропариванием”. Это важно, поскольку каталитическая активность свежего катализатора не является истинным показателем поведения коммерческого катализатора. Во время работы FCC катализатор дезактивируется отложением кокса, а также термическим и гидротермальным разложением. Таким образом, гидротермически дезактивированный катализатор обеспечивает более значимые результаты матирования. Поскольку существуют большие различия в катализаторах, конструкциях промышленных установок, условиях эксплуатации, подаче и т.д., не существует "стандартного" набора условий гидротермической дезактивации. ASTM дает некоторые общие условия, далее предполагает, что лучше всего сравнивать результаты MAT с катализаторами, дезактивированными в тех же условиях. Коммерческие коврики Altamira предлагает широкий ассортимент ковровых систем "под ключ". Установки Altamira MAT обеспечивают максимальную гибкость в эксплуатации с точки зрения загрузки катализатора, соотношения масел и пространственных скоростей, а также полного компьютерного управления и взаимозаменяемых реакторов. Конструкция системы обеспечивает превосходный баланс материалов и воспроизводимость даже при использовании тяжелых материалов, содержащих остатки (до 8% углерода Конрадсона), что было продемонстрировано независимой испытательной лабораторией. Разработанные для широкого спектра оценок катализаторов, эти сложные системы MAT обеспечивают высокоточные и надежные результаты и отвечают всем требованиям процедур ASTM № D 3907, D 4463 и D 5154. Эти системы MAT выпускаются как с ручным, так и с полностью компьютерным управлением и оснащены специально разработанным микрореактором с фиксированным слоем, регуляторами массового расхода, сбора газа и жидкости, а также дополнительным интерактивным интерфейсом GC. Кроме того, установки MAT обладают гибкостью для тестирования катализаторов с использованием сменного микрореактора с фиксированным псевдоожиженным слоем (FFB), чтобы лучше имитировать коммерческий реактор. Микрореактор FFB имеет емкость катализатора от 4 до 20 граммов по сравнению с емкостью микрореактора с фиксированным слоем от 1 до 10 граммов. Установки Zeton Altamira MAT предназначены для работы с VGO (вакуумным газойлем), а также с атмосферными и вакуумными масляными смесями. Для дальнейшего совершенствования процедуры и упрощения эксплуатации в установках Zeton Altamira доступен ряд опций. К ним относятся: Автоматический переключающий клапан, регенерация катализатора в режиме реального времени, Автоматическое определение кокса, Модуль дезактивации пара, Газоанализатор нефтеперерабатывающего завода, GC-анализ путем имитации дистилляции, Несколько емкостей для сбора жидкости, Холодильная установка Zeton Altamira также изготавливает установки для матирования в соответствии с конкретными требованиями заказчика, такими как большая емкость катализатора. Несколько реакторов или многоцикловая работа и свежие катализаторы в соответствии с процедурой ASTM № D 4463. Список литературы Процедура ASTM № D 2887 — Метод определения распределения нефтяных фракций по диапазону кипения методом газовой хроматографии. Процедура ASTM № D 3907 — Стандартный метод испытания катализаторов жидкого каталитического крекинга (FCC) методом испытания на микроактивность. Процедура ASTM № D 4463 — Стандартное руководство по дезактивации паром катализаторов крекинга свежей жидкости. Процедура ASTM № D 5154 — Стандартный метод определения активности и селективности катализаторов жидкостного каталитического крекинга (FCC) с помощью теста на микроактивность. Примечание Альтамиры № 13 — Измерение кислотности в цеолитах с помощью TPD.