Молибденовые катализаторы НК-100: состав, параметры и условия эксплуатации
НК-100 — молибденсодержащий катализатор на носителе, применяемый в процессах гидроочистки нефтяных фракций и гидрирования органических соединений. Активная фаза представлена сульфидированным дисульфидом молибдена (MoS) с промоторами на основе кобальта или никеля, нанесёнными на гранулированный оксид алюминия. Формование носителя обеспечивает развитую удельную поверхность 180–260 м/г и транспорт реагентов в поровой структуре с преобладающим радиусом 4–10 нм.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля MoO | 12,0–16,0 | ГОСТ 2642.11 | исходное состояние | % масс. |
| Массовая доля CoO/NiO | 3,0–5,0 | атомно-абсорбционный | исходное состояние | % масс. |
| Удельная поверхность | 180–260 | БЭТ, ГОСТ 23401 | дегазация 250 C | м/г |
| Насыпная плотность | 0,65–0,80 | ГОСТ 16187 | сухой катализатор | кг/дм |
| Диаметр гранулы | 1,2–3,2 | ситовой анализ | партия поставки | мм |
| Прочность на раздавливание | 12 | ГОСТ 23201.2 | торец гранулы | Н/мм |
Активная фаза и механизм действия
Катализатор НК-100 поставляется в оксидной форме; перед вводом в эксплуатацию проводится сульфидирование — обработка сероводородсодержащим газом или сульфидирующим агентом (диметилдисульфид, ДМДС) при ступенчатом подъёме температуры от 180 до 340 C. В результате формируются слоистые структуры MoS с координационно-ненасыщенными центрами на краевых плоскостях, обеспечивающие гидрогенолиз связей C–S, C–N и насыщение ароматических колец. Промотор (Co или Ni) встраивается в краевые позиции MoS, образуя фазу Co–Mo–S или Ni–Mo–S, что повышает активность гидродесульфуризации в 2–4 раза относительно неактивированного MoS.
Технологические параметры эксплуатации
- Температура процесса — 320–400 C в зависимости от фракционного состава сырья.
- Парциальное давление водорода — 3,0–8,0 МПа.
- Объёмная скорость подачи сырья — 1,0–3,0 ч.
- Кратность циркуляции ВСГ — 200–600 нм/м сырья.
- Остаточное содержание серы в гидрогенизате — 0,05–0,5 % масс. в зависимости от режима.
Области применения
- Гидроочистка прямогонных дизельных фракций 180–360 C на установках Л-24-6, ЛЧ-24-2000.
- Гидрооблагораживание вакуумного газойля в составе комплексов каталитического крекинга.
- Гидрирование бензиновых фракций вторичного происхождения на установках риформинга.
- Гидродеароматизация керосиновых дистиллятов в производстве реактивного топлива.
- Гидроочистка масляных фракций в процессах получения базовых масел групп II и III.
- Переработка нефтяных остатков в комбинированных схемах с деметаллизацией на защитном слое.
Регенерация и срок службы
Межрегенерационный цикл НК-100 составляет 12–24 месяца при переработке прямогонного сырья с содержанием серы до 1,5 % масс. Окислительная регенерация проводится паровоздушной смесью при 400–480 C с контролем температуры по слою для предотвращения спекания носителя. После 2–3 циклов регенерации удельная поверхность снижается на 15–25 %, что сопровождается ростом температуры начала реакции на 8–15 C. Отработанный катализатор относится к отходам III класса опасности и направляется на извлечение молибдена и кобальта гидрометаллургическими методами.
Вопросы и ответы
В какой форме поставляется катализатор НК-100?
В оксидной форме; перед пуском установки требуется сульфидирование при ступенчатом подъёме температуры до 340 C с подачей сульфидирующего агента.
Какое давление водорода необходимо для эффективной гидроочистки?
Оптимальный диапазон — 3,0–8,0 МПа; при переработке тяжёлого сырья с высоким содержанием серы давление повышают до верхней границы диапазона.
Сколько циклов регенерации выдерживает катализатор?
Практически целесообразны 2–3 цикла окислительной регенерации; после каждого цикла активность снижается, что компенсируется повышением температуры процесса на 8–15 C.
Какие примеси в сырье снижают срок службы НК-100?
Соединения ванадия, никеля и кремния отравляют активные центры; при содержании ванадия свыше 50 ppm рекомендуется установка защитного слоя деметаллизирующего катализатора.
