Цадкин Михаил Авраамович. Энерго- и ресурсосберегающие каталитические процессы переработки легкого углеводородного сырья

Краткое описание

Содержание

Введение, Глава 1.

1.1.

1.1.1.

1.1.2.

1.1.3.

1.1.4.

1.2.

1.2.1. • 1.2.2.

1.2.2.1.

1.2.3.

1.2.3. 1.3. 1.3.1.

Новые каталитические процессы переработки легких углево­дородных фракций в легкие олефины.................................................................................................................... 14

Каталитический пиролиз углеводородного сырья. Литератур­ный обзор 16

Катализаторы пиролиза........................................................................... 16

Механизм и кинетика каталитического пиролиза................................ 25

Коксообразование в процессах каталитического пироли­

за.

.34

Различные виды сырья в процессах каталитического пироли­

за.

.39

Новые катализаторы пиролиза углеводородов бензиновых

фракций. Экспериментальное исследование......................................... 44

Выбор катализаторов пиролиза.............................................................. 44

Закономерности и механизм каталитического пиролиза угле­водородов на хлоридах щелочноземельных металлов 49

Кинетическое моделирование каталитического пиролиза уг­леводородов на хлоридах щелочноземельных металлов.................................................................. 70

Каталитический пиролиз углеводородов прямогонных бензи­новых фракций и рафинатов на хлоридах металлов................................................................................... 75

Пиролиз углеводородов бензиновых фракций термодеструк­тивных процессов на хлоридах металлов.................................................................................................... 83

Разработка форм катализаторов на основе хлорида бария для

промышленного применения.................................................................. 87

Получение и свойства гранулированных барийсодержащих катализаторов 96

з

1.3.2.

1.4.

1.4.1.

1.4.2.

1.4.3.

1.5.

Глава 2.

2.1.

Глава 3.

3.1.

3.1.1.

3.1.1.1.

Эффективность технологических форм металлхлоридных катализаторов в процессе термокаталитического пиролиза

бензинов............................................................................................... 113

Окислительная регенерация отработанных металл­хлоридных катализаторов 127

Кинетическая модель регенерации барийсодержащих

катализаторов...................................................................................... 135

Моделирование процесса регенерации катализатора в

аппарате с неподвижным слоем........................................................ 144

Расчет режима работы аппарата регенерации бариевого

катализатора с неподвижным слоем................................................. 145

Оценка оптимальных параметров процесса

каталитического пиролиза................................................................. 148

Новый процесс каталитической переработки углеводо­родов светлых фракций высокосернистой нефти и

нефтебитумов...................................................................................... 155

Каталитическая сероочистка высоко сернистых угле­водородных фракций на металлхлоридных катализаторах.

Экспериментальное исследование.................................................... 157

Совершенствование технологии получения высокооктановых компонентов моторных топлив сернокислотным

алкилированием.................................................................................. 169

Актуальные проблемы в области получения высоко­октановых компонентов бензинов. Литературный обзор... 169 Современные направления в совершенствовании техно­логии сернокислотного алкилирования изопарафинов

олефинами........................................................................................... 172

*

Развитие представлений по химии и физико-химии процесса....... 173

Катализаторы процесса.................................................................... 179

3.1.1.2.

3.1.1.3.

3.1.1.4.

3.1.2.

3.2.

3.2.1.

3.2.2.

3.2.3.

3.2.4.

3.3.

3.3.1.

3.3.2.

Глава 4

4.1.

Изменение сырьевой базы сернокислотного алкили-

рования.............................................................................................. 183

Технология и аппараты процесса.................................................... 186

Закономерности формирования эмульсий при струйном

смешении турбулентных потоков................................................... 196

Новый контактор для сернокислотного алкилирования изобутана олефинами. Экспериментальное исследование..204 Опытный контактор диффузор-конфузорной

конструкции...................................................................................... 206

Гидродинамический режим работы струйного

контактора......................................................................................... 206

Тепловой режим работы контактора.............................................. 210

Исследование сернокислотного алкилирования изопара­финов олефинами в новом трубчатом контакторе............................................................................................ 211

Исследование возможности применения бензинов термодеструктивного происхождения в качестве сырья

процесса сернокислотного алкилирования....................................... 229

Состав бензина термического крекинга как потенциаль­ного сырья процесса алкилирования. 233

Бензин термического крекинга в процессе сернокислот­ного алкилирования 239

Некоторые прикладные разработки в связи с исследова­ниями каталитических процессов переработки и получения

легких углеводородных фракций....................................................... 248

Разработка нормативной технической документации по процессам каталитического пиролиза бензинов, производ­ства солевых катализаторов и сернокислотного алкилирования в струйном контакторе............................................................................................. 248

4.2. Предложения по применению барийсодержащего

катализатора для выработки бензиновых компонентов моторных топлив 256

4.3. Получение компонентов моторных топлив абсорбцией

олефинов С4 отработанной кислотой процесса сернокислотного алкилирования........................................................................................................... 259

Заключение................................................................................................................ 263

Выводы........................................................................................................................ 268

Список цитируемой литературы............................................................................... 273

Приложения................................................................................................................. 297

Приложение 1.1. Акт испытаний катализатора на основе хлорида бария в процессе каталитической деструкции нефтяного

сырья............................................................................................ 298

Приложение 1.2. Технологический регламент опытно-промышленной уста­новки каталитического пиролиза бензина в составе цеха

2-3-5 Уфимского завода синтетического спирта 305

Приложение 2.1. Технологический регламент установки по производству барийсодержащего катализатора деструкции нефтяного

сырья............................................................................................ 318

Приложение 2.2. Изменения к технологическому регламенту установки по производству катализатора «Фосфорная кислота на диато-

томите»........................................................................................ 336

Приложение 2.3. Технические условия на катализатор обессеривания неф­тяных фракций 351

Приложение 3.1. Технологический регламент опытно-промышленной уста­новки сернокислотного алкилирования в составе цеха № 7 АО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод».373 Приложение 3.2. Технологическая карта экспериментальной установки

*

сернокислотного алкилирования.............................................. 392

Приложение 3.3. Программа I этапа испытаний опытно-промышленного струйного контактора сернокислотного алкилирования изопарафинов олефинами совместной разработки Башгос- университета и АО «Ново-Уфимский нефтеперерабатыва­ющий завод» на установке 25-4/2 АО «Ново-Уфимский

нефтеперерабатывающий завод»............................................... 395

Приложение 3.4. Акт I этапа испытаний опытно-промышленного струйно­го контактора сернокислотного алкилирования изопара­финов олефинами совместной разработки Башгосуни- верситета и Акционерного общества «Ново-Уфимский

нефтеперерабатывающий завод»............................................... 398

Приложение 3.5. Программа II этапа испытаний опытно-промышленного струйного контактора сернокислотного алкилирования изобутана бутан-бутилеиовой фракцией с предваритель­ным смешением изобутана с серной кислотой совмест­ной разработки Башгосуниверситета и Акционерного общества «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий за­вод» на установке 25-4/2 цеха № 7 газокаталитического

производства АО «Ново-Уфимский НПЗ»................................ 401

Приложение 3.6. Акт II этапа испытаний опытно-промышленного струй­ного контактора сернокислотного алкилирования изобу­тана олефинами с предварительным смешением изобута­на с серной кислотой совместной разработки Башкирс­кого государственного университета и Акционерного общества «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий за­вод» на установке 25-4/2 цеха № 7 газокаталитического производства АО «Ново-Уфимский НПЗ» 406

Приложение 3.7. Программа III этапа испытаний опытно-промышленного струйного контактора сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, входящими в состав бензина тер­мического крекинга совместной разработки Башгосуни- верситета и Акционерного общества «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод» на установке № 25-4/2 цеха № 7 газокаталитического производства иа АО

«Ново- Уфимский НПЗ»................................................................ 415

Список литературы

Заключение
В заключение целесообразно сопоставить найденные решения важ­ных научно-практических задач, обозначенных в цели исследования, с уровнем известных высших достижений.
В области получения легких олефинов каталитическим пиролизом бензинов. Наиболее технически разработанные, из описанных в литературе к настоящему времени, формы катализаторов на основе ванадата калия позволяют достигнуть выходов этилена до 39,9-41,0 % мае. при температурах 1048-1053 К, т.е. близких к температурам термического процесса. Сопоставимых выходов этилена (порядка 3 8 % мае.) можно достигнуть на модифицированных барийхлоридных ката­лизаторах при температурах порядка 998 К. Коксоотложение для обоих типов катализаторов сравнимо по величине и не препятствует их длительной работе без изменения качественных показателей процесса. Оксидные железо-хром-калиевые катализаторы также обеспечивают хорошие выходы этилена-пропилена в интервале температур 923-1023 К. Однако, ниже 923 К газообразование становится меньше 80 %, а выход этилена снижается до 17-19 % мае. Кроме того, в составе пирогаза присутствует 2,8-2,9 % оксидов углерода, что усложняет задачу газоразделения. В сравнении с указанными барийхлоридные катализаторы имеют ряд неоспоримых преимуществ.
1. Настоящим преимуществом разработанного каталитического про­цесса являются высокие выходы этилена/пропилена, превышающие показатели термического пиролиза, в сравнительно «мягком» темпе­ратурном режиме - при температурах на 200-290 градусов ниже, чем в промышленном процессе. Именно это и позволяет квалифицировать его как энерго- и ресурсосберегающий процесс, если иметь ввиду, что порядка 30 % затрат углеводородного сырья (в пересчете на нефть) при термическом пиролизе приходится на энергообеспечение процесса
2. Расширение сырьевой базы пиролиза. На барийхлоридных ката­лизаторах легко осуществляется переработка даже низкокачественных нестабильных высокосернистых бензиновых фракций крекинг-процес- сов. В научно-технической литературе нет сведений о возможности переработки таких видов сырья ни на одном из предложенных катализаторов. Это свойство барийхлоридных катализаторов легко позволит адаптировать процесс пиролиза к современной тенденции применения альтернативных видов углеводородного сырья, например, к использованию углеводородов газоконденсатных бензинов с высо­ким содержанием сернистых соединений.
3. Доступность активных компонентов катализаторов - хлоридов щелочноземельных металлов. Совершенно очевидно, что их доступ­ность значительно выше (стоимость, соответственно, ниже), чем ДОС- тупность ванадатов, станнатов, соединений индия и т.п. соединений, эффективных в каталитическом пиролизе. Промышленно производи­мые хлориды металлов для их подготовки в качестве активных компонентов катализаторов требуют только операций измельчения и прокаливания при 448-773 К. В то же время для получения оксидных железо-хром-калиевых катализаторов требуются особые методы полу­чения соответствующих оксидов. В частности, оксида железа - термическим разложением сульфата закиси железа при 1073-1153 К в кипящем слое исходного и конечного соединений железа. Получение оксида хрома для катализаторов осуществляется термическим (673 К) разложением гидроксида хрома или карбоната хрома, которые в свою очередь получаются осаждением из раствора нитрита хрома раст­ворами аммиака, карбонатов аммония или натрия, соответственно.