Катализ в нефтепереработке

Катализ
1. Катализ. Общие понятия
2. Классификация катализа
3. Основные показатели качества каталитических реакций
4. Реакций каталитических процессов

Катализ. Общие понятия.
Катализ – это многостадийный физико-химический процесс избирательного изменения механизма и скорости термодинамический возможных химических реакций веществом – катализатором.

Катализ. Общие понятия.
Катализатор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в процессе реакции.
Реактор – аппарат в нефтепереработке, где происходят термокаталитические реакций.

Классификация катализа
Различают положительный катализ (увеличивают скорость реакции) и отрицательный катализ (уменьшают скорость реакции);

Классификация катализа
По агрегатному состоянию реагирующих веществ и катализатора различают гомогенный катализ (когда реагенты и катализатор находятся в одной фазе) и гетерогенный катализ (когда система включает несколько фаз)

По природе промежуточного химического взаимодействия реагирующих веществ и катализатора, катализ подразделяют на 3 класса:
Гомолитический
Гетеролитический
Бифункциональный
Классификация катализа

Гомолитический катализ (электронный)
Реакции гидрирования и дегидрирования;
Гидрогенолиз гетероорганических соединений нефти;
Окисление и восстановление в процессах производства элементарной серы;
Каталитическая активность в таких реакциях обладают переходные металлы (с незаполненной d и f оболочками)

Гетеролитический (ионный) катализ
Реакции каталитического крекинга;
Изомеризации;
Циклизации;
Алкилирования;
Полимеризации углеводородов;
Гидратации олефинов;
Гидролиза;
Катализаторами служат кислоты и основания а также алюмосиликаты и цеолиты;

Бифункциональный катализ
Каталитический риформинг;
Гидрокрекинг;
Бифункциональные катализаторы которые состоят из носителя кислотного типа (Al2O3, цеолиты) с нанесенным на него металлом катализатора гомолитической реакции. Они одновременно содержат в себя кислотные и металлические центры.

Основные показатели качества каталитических реакций
Активность катализатора определяется удельной скоростью данной каталитической реакций, т.е. количеством продукта, образовавшегося в единицу времени на единицу объема катализатора или реактора.
Селективность катализатора характеризует долю прореагировавших исходных веществ с образованием целевых продуктов.

Основные показатели качества каталитических реакций
Стабильность характеризует способность сохранять активность катализатора во времени.
Объемная скорость подачи сырья показатель, характризующий отношение расхода жидкого сырья к объему катализатора, который занимает реакционную зону.

Реакций каталитических процессов
В гетерогенном катализе на твердом катализаторе промежуточное химическое взаимодействие молекул реагирующих веществ осуществляется адсорбцией на реакционной поверхности.
Удельная реакционная поверхность гетерогенного катализатора определяется его пористой структурой, т.е. количеством, размером и характером распределения пор.

Ионный катализ (катализаторы и основания). Каталитическая активность обсловлена способностью их к обмену реагирующей молекулы ионом или парой электронов с образованием промежуточного соединения ионного типа, которая обладает высокой реакционной способностью.
В нефтепереработке соединения, образующиеся при взаимодействии углеводородов с кислотным катализатором называют карбкатионом. Карбкатионы наиболее легко образуются при передаче протона от кислотного катализатора к молекуле олефина, который может образоваться при термолизе углеводородов.
Реакций каталитических процессов

Кислотно-основной катализ в зависимости от кислоты и основания делится на:
По механизму специфического кислотного катализа протекают реакции гидролиза эфиров, ацетатов, гидратации ненасыщенные альдегидов;
По механизму специфического основного катализа идут реакции альдольной конденсации, гидратация альдегидов;
По механизму общего кислотного катализа идут реакции алкилирования, изомеризации, каталитического крекинга и т.д.