Natalia Gajcy 176627

PODSTAWOWE PROCESY JEDNOSTKOWE W TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

KRAKING KATALITYCZNY OZNACZANIE AKTYWNOŚCI KATALIZATORÓW METODĄ UOP.

1. Wstęp teoretyczny

Kraking katalityczny prowadzony jest w temp. 380-, w obecności katalizatorów. Polega on na zrywaniu wiązań C-C w cząsteczkach związków wchodzących w skład surowca prowadząc do powstania produktów o mniejszej masie cząsteczkowej.

Na przebieg i kierunek zachodzących reakcji zasadniczy wpływ posiada temperatura i obecność katalizatora. Katalizator jest użyteczny w danym procesie wtedy gdy posiada odpowiednią aktywność. Dokładną ocenę tej aktywności i przydatności uzyskuje się dopiero na podstawie jego sprawności w danym procesie. Istnieje szereg standardowych metod pozwalających na dokonanie szybkiej oceny katalizatora. Metody te sprowadzają się do skarakowania wybranej frakcji ropy naftowej, tzw. paliwa standardowego, pod ciśnieniem atmosferycznym w określonych warunkach oraz przeprowadzenia bilansu otrzymanych produktów gazowych i ciekłych.

Badania prowadzone w reaktorach ze stacjonarną warstwą katalizatora można podzielić na dwie główne grupy:

• Metody bezpośrednie

• Metody względne (porównawcze)

Test aktywności metodą UOP, który przeprowadzaliśmy na tych zajęciach laboratoryjnych zaliczamy do drugiej grupy metod. Aktywność katalizatorów w tej metodzie porównuje się z aktywnością katalizatora wzorcowego. W teście tym aktywność wyraża się w postaci stosunków szybkości objętościowej, określonych w warunkach jednakowej głębokości przemiany na badanym i wzorcowym katalizatorze. Wykazano, iż przy stopniu przemiany 30-60% zachodzi liniowa zależność między stopniem przemiany i logarytmem szybkości przemiany.

1. Metodyka pomiarów

Zgodnie z wymaganiami metody UOP badanie aktywności katalizatorów krakingu prowadzi się stosując 0,025dm³ katalizatora, wysuszonego uprzednio w temp. . Test aktywności katalizatora prowadzi się w temp. . Na ogrzanie reaktora do tej temperatury potrzeba 3 godzin. Ciekły produkt procesu odbiera się w szklanym naczyniu o wyznaczonej uprzednio masie, a gaz w wykalibrowany zbiornik dzwonowy. Szybkość podawania surowca do reaktora reguluje się tak by średnia szybkość dopływu surowca do reaktora wynosiła 4 h^-1 co oznacza, że w ciągu 2 godzin trwania testu do reaktora należy wprowadzić 200cm³ paliwa standardowego.

1. Obliczenia i wyniki badań aktywności katalizatora

1. kraking katalityczny

Godzina	T1	T3	T5	Vgazu [cm^3]	Vcieczy [cm^3]
8:15	496	505	510	1023	250
8:25	496	505	495	1025	236
8:35	498	505	495	1026	226
8:45	515	505	495	1027	205
8:55	535	505	495	1028	186
9:05	535	505	505	1030	169
9:15	535	505	515	1032	153
9:25	544	505	516	1033	131

1. gęstość paliwa surowcowego

V [cm^3]	m [g]	d [g/cm^3]	dśr [g/cm^3]	dk [g/cm^3]
30	24.67	0.822	0.824	0.823
100	81.53	0.815
100	83.57	0.836
Grupa I	0.816
Grupa III	0.828

1. gęstość gazu

	grupa I	grupa II	tśr [s]	d [g/dm^3]
tp [s]	120	119	119.5	1.186
tg [s]	127	121	124	1.277

Gdzie: d₁ – gęstość badanego gazu

d₂ – gęstość powietrza

t₁ – czas wypływu gazu badanego

t₂ – czas wypływu powietrza

Gdzie: T = 298 K, p = 101325 Pa, M_p = 29 g/mol, R=8314 J/molK

1. wydajność krakatu:

Gdzie: K – masa ciekłego produktu kraking

S – masa surowca wprowadzanego do procesu

V_sur = 250 – 131 = 119 cm³

ρ_sur = 0,823 g/ cm³

S = 0,823 * 119 = 97,94 g

1. wydajność gazu

• wydajność gazu w stosunku do surowca:

• wydajność gazu w stosunku do krakatu:

Gdzie:

V – objętość gazu

d – gęstość gazu

S – masa paliwa standardowego wprowadzonego do procesu

K – masa krakatu, ciekłego produktu otrzymanego w teście krakingowym

1. konwersja procentowa

V_g = 1,033 dm³

ρ_g = 1,277 g/ dm³

G = 1,033*1,277 = 1,319 g

1. wydajność benzyny

• wydajność benzyny w stosunku do krakatu:

• wydajność benzyny w stosunku do surowca:

• wydajność pozostałości w stosunku do krakatu:

• wydajność pozostałości w stosunku do surowca

Gdzie:

B – masa benzyny otrzymanej z destylacji 100 cm³ krakatu

N – naważka krakatu, masa 100 cm³ krakatu wziętego do destylacji

P – masa pozostałości otrzymanej w wyniku destylacji 100 cm³ krakatu

K – masa krakatu, ciekłego produktu otrzymanego w teście krakingowym

S – masa paliwa standardowego, oleju napędowego, wprowadzonego do procesu

1. Wnioski

Celem wykonywanego ćwiczenia było oznaczenie aktywności katalizatora zeolitowego metodą UOP. Liczyliśmy także wydajności krakatu, benzyny i gazu otrzymanych podczas krakingu. Wydajność benzyny do surowca wyszła 15,52%, jest ona niewielka, ale należy pamiętać, że podczas krakingu katalitycznego otrzymujemy jako produkty oprócz benzyny także gazy, koks oraz inne pozostałości.