Каратун, Ольга Николаевна. Получение концентрата ароматических углеводородов и высокооктановых компонентов моторных топлив из низкомолекулярных углеводородов в рисутствии пентасилсодержащих катализаторов

Краткое описание

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КАРАТУН ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА

ПОЛУЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАТА АРОМАТИЧЕСКИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ И ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ
МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ В ПРИСУТСТВИИ ПЕНТАСИЛСОДЕРЖАЩИХ

КАТАЛИЗАТОРОВ
(Специальность 05.17.07 - Химическая технология топлива
и высокоэнергетических веществ)

Диссертация на соискание ученой степени

Надпись: доктора технических наукНадпись: учный консультант•••• ■ ТуТР^ГтоР технических наук, профессор Ахметов А.Ф.

____ наук

К России

я

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................... 9

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.......................................................................... -//

1.1. Основные источники образования низкомолекулярных

парафинсодержащих и олефинсодержащих фракций и области применения продуктов их превращения................................................................ 9 і

1.2. Структура и активные центры пентасилов................................... А5~

1.2.1. Строение пентасилов и их свойства.................. ........................ -/2Г

1.2.2. Активные центры пентасилов и их природа каталити­ческого действия <3?

1.3. Основные закономерности превращения низкомолеку­лярных углеводородов на пентасилах.............................................................................................. Я 9

1.3.1. Превращения низкомолекулярных олефинов............ .............. 2S~

1.3.2. Превращения низкомолекулярных парафинов.......... ............. ЗС

1.4. Механизм превращений низкомолекулярных олефиновых

и парафиновых углеводородов на цеолитах семейства пентасила. ^

Выводы к главе 1..........................................................................................

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ,

ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБОБЩЕНИЯ

ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ................................................................ У/

2.1. Характеристика сырья и веществ, использованных в

процессе исследований........................................................................... 94

2.2. Характеристика исходных цеолитов................................................ У/

2.3. Методика приготовления, определения химического

состава и физико-химических характеристик катали­заторов. УУ

2.3.1. Методика приготовления катализаторов для

исследований....................................................................................... 49

2.3.2. Определение химического состава и физико­химических характеристик катализаторов....................................................................................... 5 /

2.4. Характеристика исследованных катализаторов............ .............. 53

2.5. Выбор и описание методов исследования, методики прове­дения опытов, анализа сырья и продуктов превращений.......................................

2.5.1. Обоснование выбора метода исследования и описание

экспериментальной установки......................................................... 53

2.5.2. Описание.методики проведения опытов.....................................

2.5.3. Анализ продуктов превращений низкомолекулярных

углеводородов..................................................................................... 53?

2.6. Обработка полученных результатов и проверка воспро­изводимости опытных данных......................................................................................................... €0

2.6.1. Критерий оценки активности катализаторов.............. .............. во

2.6.2. Проверка воспроизводимости опытных данных............................ в/

2.7. Применение метода математического планирования экспе­

римента для определения оптимальных условий получе­ния ароматических углеводородов Сб-Cg................................................................................ вЗ

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРЕВРАЩЕНИЙ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ С2-С4 В ПРИСУТСТВИИ ПЕНТАСИЛСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИ­ЗАТОРОВ РАЗНЫХ ТИПОВ вО

. 3.1. Превращения олефинов...................................................................... £ £

3.1.1. Превращения пропилена в присутствии пентасилсодер-

жащих катализаторов типа ЦВК....................................................... <о£

3.1.1.1. Влияние температуры и природы модифицирующих

катионов................................................................................................ в£

3.1.1.2. Влияние продолжительности опыта............................................ Ов

3.1.2. Превращения пропилена в присутствии пентасилсодер-

жащих катализаторов типа ЦВМ....................................................... <f0

3.1.2.1. Влияние способа модифицирования пентасилов ЦВМ

ЦИНКОМ..............................................................................................

3.1.2.2. Превращения пропилена в присутствии палладийсо­держащих образцов

3.1.2.2.1. Влияние количества модификатора............................................................................. £/

3.1.2.2.2. Превращения пропилена в присутствии катализаторов

на основе недекатионированного цеолита NaU,BM.................... 92

3.1.2.2.3. Превращения пропилена в присутствии катализаторов

на основе декатионированного цеолита НЦВМ........... ........ 9<Р

3.1.2.2.4. Превращения пропилена в присутствии катализаторов

на основе декатионированного цеолита НЦВМ, предварительно обработанного водяным паром .... .............................................. /43

3.1.2.2.5. Влияние продолжительности безрегенерационной

работы................................................................................................ 309

3.1.2.3. Влияние различных модификаторов на характер

превращений пропилена.................................................................... //£

3.1.3. Превращения пропилена в присутствии пентасилсо-

держащих катализаторов типа ЦВН................................................. //5'

3.1.3.1. Влияние температуры.................................................................... 306~

3.1.3.2. Влияние объемной скорости подачи сырья................................ 320

3.1.3.3. Влияние температуры термопаровой обработки

цеолита................................................................................................ 32-9

3.1.3.4. Влияние продолжительности опыта............................................. 329

3.1.4. Превращения этилена в присутствии пентасил содер­жащих катализаторов .-/3$

3.1.5. Превращения бутена-1 в присутствии пентасилсодер-

жащих катализаторов............................................................................ 339

3.2. Превращения парафинов........................................................................ ~/6'3

3.2.1. Влияние температуры на превращения этана................................. /4/

3.2.2. Влияние объемной скорости подачи сырья на

превращения этана..............................................................................

3.2.3. Влияние различных модификаторов на селективность

образования ароматических углеводородов из этана.... ............. /ЗУ

Выводы к главе 3.............................................................................................

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРЕВРАЩЕНИЙ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ФРАКЦИЙ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ

УГЛЕВОДОРОДОВ В ПРИСУТСТВИИ ПЕНТАСИЛ-

СОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ.......................................................... /У

4.1. Превращения пропиленсодержащей фракции процесса

дегидрирования бутана.......................................................................... ///

4.2. Превращения пропан-пропиленовой фракции процесса

каталитического крекинга........................................................................ ///

4.3. Превращения фракции низкомолекулярных парафиновых

углеводородов............................................................................................. ///

4.4. Превращения пропан-бутановой и бутановой фракций............ /У/

4.4.1. Влияние различных модификаторов на селективность

образования ароматических углеводородов из пропан­бутановой фракции..................................................................................................................... .///

4.4.2. Влияние состава сырья на выход ароматических

углеводородов в присутствии пентасилсодержащего катализатора 3-Zn-HU,BM-F-l............................................................................................. УЩ

4.4.3. Влияние продолжительности безрегенерационной

работы пентасилсодержащих катализаторов на выход продуктов превращений пропан-бутановой фракции................................... /УУ

4.5. Превращения прямогонных бензиновых фракций........... ............. /У/

4.5.1. Влияние различных модификаторов на превращения

прямогонных бензиновых фракций.................................................... У/

4.5.2. Влияние состава сырья на выход ароматических и

изопарафиновых углеводородов в присутствии пентасилсодержащего катализатора 3-Zn-HHBM-F-l.........................................................

4.5.3. Влияние продолжительности безрегенерационной работы

пентасилсодержащих катализаторов на выход продуктов

превращений прямогонных бензиновых фракций....................... 2 33

Выводы к главе 4....... .................................................................................. Z32

ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ ПРЕВРАЩЕНИЙ НИЗКОМОЛЕКУЛЯР­НЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПРИСУТСТВИИ ПЕНТАСИЛ­СОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ И НЕКОТОРЫЕ

ВОПРОСЫ МЕХАНИЗМА ИХ ДЕЙСТВИЯ......................................... 230

5Л. Динамика образования продуктов превращений низко­молекулярных олефинов в присутствии пентасил­содержащих катализаторов................... 230

5.2. Термодинамика процессов олигомеризации и аромати­зации низкомолекулярных углеводородов............................................... 36 3

5.3. Химизм и некоторые вопросы механизма превращений

низкомолекулярных углеводородов на пентасилсодер­жащих катализаторах....................................................................................................................... 20 7

5.4. Природа активных центров пентасилов............................................. 26 7

5.5. Оптимизация условий получения АрУ С6-С8 из пропилена

на галлийсодержащих пентасилах........................................................ 2 77

5.6. Оптимизация условий получения АрУ С6-С8 из пропана

на галлийсодержащих пентасилах......................................................... 220

Выводы к главе 5............................................................................................. 2<Р2

ГЛАВА 6. ПРИНЦИПЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ ФРАКЦИЙ НИЗКОМО­ЛЕКУЛЯРНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ...................................................................................... 227

6.1. Получение высокооктановых добавок к моторным

топливам с низким содержанием ароматических углево­дородов из пропиленсодержащих фракций.......................................................... 227

6.2. Получение концентрата ароматических углеводородов из

пропиленсодержащих фракций.............................................................. 227

6.3. Принципиальная технологическая схема процесса

г

ароматизации пропиленсодержащей фракции.............................

6.4. Технико-экономическая эффективность процесса

ароматизации пропиленсодержащей фракции.............. ..............

6.5. Получение концентрата ароматических углеводородов

из бутановой фракции........................................................................ 297

6.6. Принципиальная технологическая схема процесса

ароматизации бутановой фракции................................................... 29<Р

6.7. Технико-экономическая эффективность процесса

ароматизации бутановой фракции........................................................ 30/

Выводы к главе 6...................................................................................... 30£

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ............................................................................................................. ЗОР

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................................................... 3//

ПРИЛОЖЕНИЕ...................................................................................................................... 223