Desativação de catalisadores de reforma catalítica

Durante o processo de produção, há muitas razões para o declínio na atividade dos catalisadores de reforma catalítica, como deposição de carbono na superfície do catalisador, perda de halogênio, exposição prolongada a altas temperaturas faz com que os grãos de cristal de platina se agreguem e reduzam dispersão e envenenamento do catalisador. De um modo geral, na produção normal, o declínio na atividade do catalisador é causado principalmente pela deposição de carbono.
1. Desativação de depósitos de carbono
De acordo com os resultados da espectroscopia de infravermelho e da análise de difração de raios X, os depósitos de carbono no catalisador de reforma são principalmente aromáticos condensados ​​com uma estrutura semelhante ao grafite. Os componentes dos depósitos de carbono são principalmente carbono e hidrogênio, e a razão atômica de hidrogênio para carbono está geralmente na faixa de 0.5 a 0.8. Existem depósitos de carbono no centro ativo do metal e no centro ativo ácido do catalisador, mas a maioria dos depósitos de carbono está no transportador ácido - centros ativos metálicos Al2O3. Os depósitos de carbono nos centros ativos metálicos do veículo ácido podem ser despolimerizados e eliminados sob a ação do hidrogênio, mas em Os depósitos de carbono nos centros ativos ácidos são difíceis de remover sob a ação do hidrogênio. A análise de sonda eletrônica também mostrou que a distribuição de coque no catalisador não era uma monocamada, mas uma estrutura tridimensional.
Para catalisadores comuns de platina, quando o depósito de carbono aumenta para 3% a 10%, a maior parte de sua atividade é perdida; para catalisadores de platina-rênio, a maior parte de sua atividade é perdida quando o depósito de carbono atinge cerca de 20%.
A redução da atividade do catalisador devido à deposição de carbono pode ser compensada pelo aumento da temperatura da reação. No entanto, existem certas restrições quanto ao aumento da temperatura de reação. Geralmente, a unidade de reforma limita a temperatura de reação para não exceder 520 graus, e alguns dispositivos podem atingir cerca de 540 graus. Quando a temperatura da reação atinge a temperatura limite e a atividade do catalisador ainda não atende aos requisitos, é necessário usar a regeneração para queimar o depósito de carbono e restaurar a atividade do catalisador. A atividade dos catalisadores com bom desempenho de regeneração pode ser basicamente restaurada ao nível original após a regeneração.
A velocidade de deposição de carbono no catalisador está relacionada com a natureza das matérias-primas e condições de operação. A velocidade de deposição de carbono é rápida quando o ponto de ebulição final da matéria-prima é alto e o teor de hidrocarbonetos insaturados é alto. Condições de reação severas, como alta temperatura, baixa pressão, baixa proporção de hidrogênio para óleo, baixa velocidade espacial, etc., também irão acelerar a taxa de deposição de carbono.
2. Alterações no teor de água e nitrogênio
Ao discutir a composição do catalisador, foi mencionado que a função de desidrogenação e a função ácida do catalisador devem ter uma boa coordenação. O cloro é a principal fonte da função ácida do catalisador. Portanto, seu conteúdo deve ser mantido dentro de uma faixa adequada durante o processo de produção. Quando o teor de cloro é muito baixo, a atividade do catalisador diminui.
Durante o processo de produção, o teor de cloro no catalisador mudará. Quando o teor de cloro da matéria-prima é muito alto, o cloro se acumula no catalisador para aumentar o teor de cloro do catalisador. Quando o teor de água da matéria-prima é muito alto ou muita água é gerada durante a reação (o composto contendo oxigênio na matéria-prima gerará água sob as condições da reação), a água eliminará o cloro e reduzirá o cloro conteúdo do catalisador. Em alta temperatura, a presença de água também promoverá o crescimento de grãos de platina e destruirá a estrutura microporosa do suporte de alumina, reduzindo assim a atividade e a estabilidade do catalisador. Além disso, a água e o cloro irão gerar HCI e corroer o equipamento.
3. Envenenamento
O envenenamento por catalisador pode ser dividido em envenenamento permanente e envenenamento não permanente. A atividade de catalisadores permanentemente envenenados não pode ser restaurada; os catalisadores envenenados não permanentemente podem ser gradualmente eliminados após a substituição de matérias-primas não tóxicas para restaurar sua atividade. Para catalisadores contendo platina, arsênico e outros venenos metálicos como chumbo, cobre, ferro, níquel, mercúrio, etc. são venenos permanentes, enquanto venenos não metálicos, como enxofre, nitrogênio, oxigênio, etc., são venenos não permanentes.
(1) Venenos permanentes
Entre os venenos permanentes, o arsênico é o mais notável. O arsênico tem forte afinidade com a platina, com a qual pode formar ligas, causando envenenamento permanente do catalisador. Quando o teor de arsênico no catalisador excede 2200 ug/g, a atividade do catalisador é completamente perdida.
(2) Veneno não permanente
① Enxofre
Os compostos contendo enxofre na matéria-prima geram H2S sob as condições de reação de reforma. Se não for removido do sistema, o H2S se acumulará no hidrogênio circulante, resultando em uma diminuição na atividade de desidrogenação do catalisador. Alguns dados de pesquisa mostram que quando o teor de enxofre na matéria-prima é 0.01 por cento e 0,03 por cento, a atividade de desidrogenação do catalisador de platina é reduzida em 50 por cento e 80 por cento, respectivamente. O teor de enxofre permitido nas matérias-primas está relacionado à pressão parcial de hidrogênio usada. Quando a pressão parcial de hidrogênio é maior, o teor de enxofre permitido pode ser maior. Em geral, o enxofre é um veneno temporário para os catalisadores de platina. Uma vez que a matéria-prima não contém mais enxofre, espera-se que a atividade do catalisador se recupere após um período de tempo. No entanto, se houver excesso de enxofre por muito tempo, também pode causar envenenamento permanente. A maioria dos catalisadores bimetálicos são mais sensíveis ao enxofre do que os catalisadores de platina e, portanto, têm restrições mais rígidas ao enxofre.
② Nitrogênio
O composto orgânico contendo nitrogênio na matéria-prima é convertido em amônia sob as condições de reação de reforma e adsorvido no centro ácido para inibir o desempenho de hidrocraqueamento, isomerização e ciclodesidrogenação do catalisador. Geralmente acredita-se que o efeito do nitrogênio no catalisador é um envenenamento temporário.
③ CO e CO2
O CO pode formar complexos com a platina, causando envenenamento permanente dos catalisadores de platina, mas algumas pessoas pensam que é um envenenamento temporário. O CO2 pode ser reduzido a CO, que também pode ser considerado um veneno.