Илова физик – кимёвий катталиклар ва халқаро система (СИ) бирликлари

4.9. Каталитик крекинг жараёнида ишлатиладиган катализатор (ёювчи) алюмосиликатни тайёрлаш

Ҳозирги замон нефтни қайта ишлаш саноатида актив ва олтингугуртга чидамли бўлган катализаторлар ишлатилади. Синтетик катализаторларнинг афзал томони шундаки, уларни хоҳлаган рецепт бўйича тайёрлаш мумкин. Синтетик алюмосиликат катализаторларидан ташқари, магний – алюмосиликатли, магний силикатли, алюминий оксидининг миқдори юқори алюмосиликатли катализаторлар ҳам маълум.Каталитик крекинг жараёнида биринчи бўлиб табиий бентонит қўлланилган. Бентонитларнинг асосий таркибини монтмориллонит ташкил қилади.

Al₂O₃  4SiO₂  H₂O + nH₂O

Алюмосиликат катализаторларининг (табиий ва сунъий) ҳарактерли хусусиятларидан бири уларнинг кислотали хусусиятларидир. Шу нарса аниқланганки, бу катализаторларнинг кислотали хусусияти оширилса, активлиги ҳам ошар экан.

Табиий катализаторлардан кераксиз (зарарли) қўшимчаларни чиқариб юбориш учун уларни сульфат ёки нитрат кислота эритмалари билан ювилади. Натижада табиий катализатор (ёювчи) таркибидаги натрий, калий, кальций ва темир элементларининг ионлари ювилгач, улар актив ҳолга ўтади.Синтетик алюмосиликат катализаторлари аморф тузилишга эга.
Алюмосиликат катализаторини тайёрлаш учун суюқ шишани алюминий сульфатнинг сувдаги эритмаси билан аралаштириб олинади. Олинаётган эритмаларнинг ҳисоби аввалдан белгиланган концентрация ва зичлиги бўйича олиб борилади. Бунда гидрозоль ҳосил бўлади. 27-расмда алюмосиликат катализаторини олиш чизмаси келтирилган.

Силикат тошини тайёрлаш						Al(OH)3, H2O, H2SO4
						
Na2O  nSiO2 эритмасини тайёрлаш						Al2(SO4)3 эритмасини тайёрлаш
						
Na2O  nSiO2 эритмаси						Al2(SO4)3 эритмаси
						 pH=9
	Катализаторни чўктириш ва шакл бериш
			
Доначаларга ҳўл ишлов бериш					Синерезис
					Активлаш
					Ювиш
		
		Қуритиш
		
		Тоблаш
		
		Элаш
		
		Тайёр катализатор

27-расм. Алюмосиликат катализаторини олиш чизмаси.
Тайёр катализаторнинг кимёвий таркиби, % миқ.
SiО₂=6575; CaO*Na₂O*MgО% йиғиндиси 1 атрофида;
AI₂O₃2533; Fe (Fe₂O₃ ҳолида)-0,2% дан ошмаслиги керак.
Катализаторнинг хусусияти
Сочилгандаги зичлиги, г/см³ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,70,8
Солиштирма юза, м²/г . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 атрофида
Ғовакнинг ўртача диаметри, нм . . . . . . . . . . . . . . . ~4
Силикат модули, яъни SiO₂:Na₂O моляр нисбати . . . 23
Ишчи эритма тайёрлаш учун керакли сувнинг миқдорини (L) топиш учун

V_р – эритма ҳажми, л
N - эритма концентрацияси, н
N₁ – берилган технологик режимдаги эритма концентрацияси, н
Олинган суюқ шиша эритмаси ҳаводаги СО₂ билан реакцияга киришиб, желатинга ўхшаш модда ҳосил қилгани учун, уни тезда ишлатиш ёки идишнинг оғзини яхшилаб беркитиш керак.


Na₂SiO₃+CO₂+H₂O → Na₂CO₃+H₂SiO₃
Алюминий сульфатни олиш реакцияси


2Al(OH)₃+3H₃SO₄  Al₂(SO₄)₃+6H₂O
Катализатор тайёрлашда алюмосиликат таркибидаги Fe иони ва SiO₂ нинг миқдори текширилганда, SiO₂ кўплиги Al₂(SO₄)₃ нинг турғунлигини камайтирса, тeмир ионининг кўплиги крекинг жараёнида кокс ҳосил бўлишини тезлаштиради, яъни углеводородларни элементларгача парчаланишга олиб келади.

7(Na₂O*3SiO₄) + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂SO₄ = Na₂O(Al₂O₃-2ISiO₂) + 6Na₂SO₄ + H₂O

Ишчи эритма тайёр катализаторда Al₂O₃ ни керакли миқдорда бўлишини таъминлаш керак, акс ҳолда бу шароитда олинган гранулалар бўш, йирик ғовакли ва кичик сочилувчан зичликга эга бўлади, шунинг учун алюминий сульфатга сульфат кислотаси қўшилади.Кислотанинг миқдори етарли бўлиши керак, акс ҳолда микросферик доначалар сифатсиз бўлади.
Кислотанинг миқдори – L_k

V_Р-эритма ҳажми, м³ (мл,л).

C_к-тайёр эритмадаги кислота концентрацияси, кг/м³
- Cульфат кислотанинг (H₂SO₄) зичлиги, кг/м³
Стокс қонуни бўйича
f = 6  _м ● Ґ₉  _ос
бунда;
;

f-ҳаракат қаршилиги

_ос-мойдан гель заррачаларининг ўтиш тезлиги.
_м- мойнинг ёпишқоқлиги
r₃-заррачалар радиуси
_э, _м- эритма (гель) ва мойнинг зичлиги.
g –эркин тушиш тезланиши.
d₃ – заррачалар диаметри
Гидрозоль кейин гидрогель ҳолига ўтади. Бунинг учун Al₂(SO₄)₃ га Н₂SO₄ қўшилади. Бу эса аралашманинг рН ни ва коагуляция тезлигини оширишга ёрдам беради. Коагуляция чўкиш тезлиги ҳосил бўлаётган алюмосиликагель тизимига катта таъсир кўрсатади. Каталитик крекинг қурилмаларида микросферик алюмосиликат катализаторлари кенг қўлланилади. Катализатор доналари кўпчилигининг ўлчами 0,2-1,5 мм дан иборат бўлади. Катализаторнинг сферик шаклда бўлиши унинг ишқаланиб емирилишини, майдаланишини камайтиради. Сферик шаклдаги катализаторни олиш учун катализатор суюқ массаси ҳаво ёрдамида (пуркаб) майдаланилади, ва трансформатор мойи қатламидан ўтказилади. Сферик шаклда олинган катализатор юқори ҳароратда қиздирилади, активланади ва ювилади. Юқори ҳароратда қиздирилганда катализатор таркибидаги сув чиқиб кетиб, сфераларнинг ўлчами кичиклашади. Катализаторни активлаш учун у сульфат алюминийнинг кучсиз эритмаси билан қайта ишланади. Бунинг натижасида катализатор таркибидаги Na⁺ иони ўрнини Al⁺³ иони эгаллаб, катализатор активлигини оширади. Катализатор доналари активланиб, ювилгандан кейин қуритилади. Бунда катализатор таркибидаги сув 92% дан 8-10% гача камаяди, бунда сфераларнинг ҳажми 7-8 марта кичраяди. Катализатор 700-750⁰С да тобланади, натижада катализаторнинг механик мустаҳкамлиги ортади ва намлиги 0,5-I,0 % гача камаяди.Катализаторнинг солиштирма юзаси 100-600 м²/г бўлади, бу унинг юқори актив катализатор эканлигини билдиради.Юқорида келтирилганлардан шундай хулоса чиқариш мумкинки, тайёр рецептлар асосида ва технологик тартибини (режим) танлаб, аввалдан маълум бўлган хусусиятларга эга катализаторни синтез қилиб олиш мумкинлигини кўрсатади.Катализатор активлиги унинг юзасидаги кислотали марказларнинг мавжудлиги билан белгиланади. Бу марказларнинг таркибига металл атомлари ҳам киради. Агар катализаторни ишқорий металлар ёки асосли азот бирикмалари билан таъсир эттирилса, уларнинг активлиги камаяди, яъни кислоталик марказлари йўқолади (заҳарланади).Ҳозирда каталитик крекинг жараёнини ривожлантиришда цеолитли катализаторларни ўрганиш этиш катта ҳисса қўшяпти. Крекинг жараёнида уларни қўллаш бензин фракциясини чиқишини кўпайтирди ва каталитик крекинг жараёнини мукаммаллаштиришга эришилади.
Шу мақсадда каталитик крекинг қурилмаларида ҳозирда АШНЦ-3, АШНЦ-4, Циокар-2 ва бошқа цеолитли катализатор ишлатилмоқда.