Разработанный в АО "СКТБ "Катализатор" модернизированный катализатор дегидрирования изобутана в псевдоожиженном слое демонстрирует улучшенные каталитические характеристики и пониженный уровень коксообразования в широком диапазоне условий проведения процесса.
Необходимость постоянно усовершенствовать качество производимых катализаторов является важным приоритетом в плане развития АО "СКТБ "Катализатор". В этом контексте проводится работа по улучшению технологических условий приготовления промышленных катализаторов, различных свойств как носителей катализаторов, так и качественного и количественного состава композиций активного компонента с промоторами.
В частности, в результате проведения научно-исследовательских и опытно-промышленных работ был усовершенствован алюмохромовый катализатор дегидрирования изобутана в изобутилен в псевдоожиженном слое. Как показывают лабораторные исследования каталитической активности, модернизированный катализатор демонстрирует не только увеличение выхода целевого продукта - изобутилена, но и снижение уровня коксообразования.
Улучшение характеристик наблюдалось как и при стандартных - близких к регламентным условиям, так и при более жестких, которые нередко шире отражают реальное воздействие, которому подвергается катализатор при промышленной эксплуатации. В частности, повышенная температура регенерации представляет собой интерес в качестве параметра, моделирующего жесткие условия работы катализатора. Действительно, в области стандартных (650 оС) и повышенных (700- 730 оС) температур регенерации новая марка катализатора показывает на 3 % повышенный выход изобутилена (Рисунок 2А), а также пониженный уровень коксообразования в течение минимум 70 циклов лабораторных исследований (Рисунки 3 и 4) при температуре дегидрирования 590 оС. Увеличенная активность модернизированного катализатора также проявляется при "низких" (540 оС) и "высоких" (610 оС) температурах дегидрирования, совместно с уменьшением интегрального уровня коксообразования.
Как видно из Рисунка 2А, оба катализатора - коммерческий и модернизированный -показывают небольшое, в пределах 0,5-1 %, но всегда наблюдаемое изменение (уменьшение или увеличение) каталитической активности в течении первых 6-10 циклов после начала работы или после перехода на новые условия работы. Для лучшей иллюстрации, в качестве примера, на Рисунке 2Б показано небольшое снижение каталитического выхода свежего модернизированного катализатора при Тдег = 590 оС и Трег = 650 оС. Наблюдаемый эффект принято называть "разработкой" или "приработкой" катализатора. Природа этого эффекта точно не ясна и требует проведения фундаментальных исследований, но может быть качественно объяснена посредством установлением стационарного соотношения между трех- и шестивалентным оксидом хрома в катализаторе, а также установлением стационарного уровня остаточного после регенерации кокса при изменении условий регенерации.
Интересно заметить, что при повышении температуры регенерации с 650 до 730 оС для катализаторов обеих марок регистрируется увеличение количества высвобождаемого углекислого газа, что говорит о более эффективном выгорании кокса с поверхности катализатора. Появление плеча в области 5,8 мин. на кривой на Рисунке 3 (старая марка) при увеличении температуры регенерации с 650 до 730 оС может быть объяснено дополнительным формированием более "инертного" кокса, выжигание которого не наблюдалось ранее при обычных (650 оС) температурах регенерации. Лишь с ее увеличением происходит более полное выгорание "обычного" (при 4 мин) и "инертного" (при 5,8 мин) кокса, что отражается и на уровне выделяемого СО2, и на длительности его выделения. Отсутствие упомянутого плеча на кривой сгорания кокса и более низкий уровень кривой сгорания кокса в случае использования новой марки катализатора говорит о том, что при тех же условиях проведения процесса, на катализаторе новой марки не только не образуется "инертный кокс", но и уменьшается количество "обычного" кокса, и, соответственно, время его сгорания.
Важно заметить, что при приготовлении модернизированного катализатора используется на 2-4 % меньше активного компонента - оксида хрома (III), а наблюдаемое улучшение каталитических показателей объясняется совокупностью эффектов: увеличением суммарного объема пор катализатора с 0,15-0,16 см3/г до 0,2 см3/г, изменением характера взаимодействия активного компонента с поверхностью носителя и постадийному характеру его формирования, что могло, на наш взгляд, привести к более оптимальному распределению активного компонента по поверхности носителя. Исследования в этом направлении будут продолжены для получения большего объема информации, который необходим для лучшего понимания наблюдаемого эффекта.
Использование нового модернизированного катализатора дегидрирования изобутана в изобутилен в промышленности позволит увеличить производительность по изобутилену и снизить часть эксплуатационных затрат, связанных с коксоудалением.
Читать in English
