Козлов, Андрей Михайлович. Получение ароматических углеводородов из пропан-бутановой фракции

brief description

Козлов, Андрей Михайлович. Получение ароматических углеводородов из пропан-бутановой фракции : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.13 / Козлов Андрей Михайлович; [Место защиты: Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И.М. Губкина].- Москва, 2011.- 138 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3128

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа
на правах рукописи

имени И. М. Губкина
04.2.0 1 1 6 4 0 3 9 "
КОЗЛОВ АНДРЕЙ МИХАЙЛОВИЧ
ПОЛУЧЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ПРОПАН-БУТАНОВОЙ ФРАКЦИИ
02.00.13 - Нефтехимия Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель
Лапидус А.Л. чл.-корр. РАН д.х.н. проф.
Москва 2011 г.
Содержание
Введение 3
Глава 1 Состояние проблемы. Аналитический обзор 5
1.1 Цеолиты как эффективные катализаторы ароматизации лёгких алканов 5
: 1.2 Синтез пентасилов 10
, 1.3 Каталитические свойства пентасилов 12
І 1.4 Химизм ароматизации лёгких алканов на пентасилах 13
t 1.5 Производство ароматических углеводородов из газового сырья 22
s 1.4 Постановка задачи исследований 37
* Глава 2 Объекты и методы исследований 38
J 2.1 Методика проведения экспериментов 38
* 2.2 Методика анализа сырья и продуктов ароматизации 40
t 2.3 Характеристика сырья и реагентов 41
| 2.4 Оценка точности экспериментальных результатов 42
/ 2.5 Физико-химические методы исследования катализатора 45
I 2.5.1 ИК-Фурье-спектроскопия 46
2.5.2 Термопрограммируемая десорбция аммиака 46
; Глава 3. Разработка новых катализаторов получения ароматических углеводородов
, из газового сырья 47
* 3.1 Влияние концентрации Zn на активность пентасилов 47
3.1.1 Влияние концентрации Zn на активность H-ZSM-5 (90) 48
, 3.1.2 Влияние концентрации Zn на активность Н-ЦВМ (30) 55
*’ 3.2 Активность ГАС в реакции ароматизации ПБФ 61
3.3 Влияние различных солей цинка на активность катализатора 64
3.4 Влияние концентрации Мо на активность Н-ЦВМ (30) 70
* 3.5 Исследование цинк-хромовых катализаторов ароматизации 73
3.5.1 Влияние концентрации Сг на активность Zn-ЦВМ (30) 73
3.6 Пассививация катализаторов ароматизации ПБФ 76
3.6.1 Пассивация катализатора серусодержащими соединениями 76
3.6:2 Пассивация катализатора соединениями свинца и олова 76
3.6.2.1 Пассивация ГАС оловом и свинцом 77
3.6.2.2 Пассивация Zn-ZSM-5 (90) оловом и свинцом 81
3.6.2.3 Пассивация Zn-ЦВМ (30) оловом и свинцом 86
3.6.2.4 Пассивация Zn,Cr-UBM оловом и свинцом 91
3.6.2.5 Испытания цинк-галлиевого катализатора, пассивированного оловом..92 3.6.2.6. Сравнение способов приготовления цинк-галлиевого цеолитного катализатора 94
3.7 Исследование коксообразования на катализаторах 96
3.8 Физико-химические методы исследования катализаторов 98
Глава 4 Разработка технологической схемы производства ароматических
углеводородов из газового сырья 106
Глава 5 Экономический расчёт процесса ароматизации ПБФ 109
Выводы 118
Список использованной литературы 119
Введение
Основными источниками органических веществ в течение многих лет были и остаются природные ископаемые. К природным горючим ископае¬мым относятся торф, горючие сланцы, каменные и бурые угли, нефти, при¬родный газ, природные битумы (нефтебитумные породы). Запасы ископаемо¬го топлива в недрах Земли ограничены, и, например, разведанных запасов нефти при современных темпах её добычи хватит на 40-50 лет, а в традици¬онных районах добычи истощение месторождений планируется и в. более ранние сроки. При этом выделяется положение дел в ведущей нефтедобыва¬ющей державе - России, сложившееся с таким ценным углеводородным сы¬рьём, которым является сжиженный углеводородный газ (СУГ). В настоящее время большая часть получаемых СУГ либо используется* как топливо, либо экспортируется, и лишь небольшая часть используется в качестве сырья для химической промышленности [1,2]. Одной из причин энергетического ис¬пользования СУГ является необходимость больших капитальных вложений в строительство новых и модернизацию 'существующих газо- и нефтехимиче¬ских предприятий, осуществляющих многостадийную переработку СУГ. По¬этому одним, из решений1 может стать разработка одностадийных процессов химической переработки СУГ или его компонентов на месте производства на ГПЗ с получением востребованной рынком продукции, в т.ч. на предприяти-ях ОАО «Газпром», а также возможность переработки попутного нефтяного газа и его компонентов в жидкие углеводороды.
Среди этих процессов важное место занимает ароматизация легких уг¬леводородов, на цеолитных катализаторах. Ароматические углеводороды яв¬ляются одним из главных базовых продуктов нефтехимии. Темпы роста спроса на ароматические углеводороды в период до 2020 г. будут одним из самых высоких и составят не менее 3% в год. Подобный рост спроса создает предпосылки для создания новых производственных мощностей даже с уче¬том увеличения ресурсов ароматических углеводородов, получаемой из смо¬лы пиролиза из-за ввода новых мощностей по получению этилена и пропиле-
Осуществление химических превращений компонентов СУГ с целью создания экономически эффективной технологии невозможно без примене¬ния оптимальных технологических схем и оптимизированных по составу и свойствам катализаторов. Основным компонентом таких каталитических си-стем является цеолит семейства пентасила, содержащий некоторое количе¬ство добавок, обладающих дегидрирующей функцией. Дальнейшее развитие технологических процессов и создание новых технологий химической пере-работки СУГ (за исключением пиролиза) невозможно без разработки новых каталитических систем с высоким выходом целевых продуктов, востребо-ванных рынком в настоящий момент и в перспективе, что и определяет акту-альность и необходимость исследований в данном направлении.

bibliography

Выводы
1. Предложена принципиальная технологическая схема процесса произ-водства ароматических углеводородов для ООО «Газпром добыча Орен¬бург», позволяющая обеспечить непрерывное производство ароматических углеводородов из ПБФ на Zn-цеолитных катализаторах.
2. Впервые установлено, что введение свинца и олова в состав Zn-ЦВМ системы существенно снижает выход кокса, при этом в случае малых кон-центраций олова и свинца выход дефицитных моноядерных ароматических углеводородов повышается.
3. Предложен катализатор ароматизации ПБФ 5%Zn-2%Ga-0,25% Sn ЦВМ-30, характеризующийся низким коксообразованием и высоким вы¬ходом моноядерных ароматических углеводородов при температуре 550- 600°С.
4. С применением физико-химических методов (ИК-Фурье- спектроскопия, термопрограммируемая десорбция аммиака) установлено изменение соотношения низко-, средне- и высокотемпературных катали¬тических центров при введении свинца и олова на Zn-пентасилсодержащих катализаторах.