Кудрявцев Сергій Олександрович. Основи технології одержання бензинової фракції та етилену аерозольним нанокаталізом

Краткое описание

Кудрявцев Сергій Олександрович. Основи технології одержання бензинової фракції та етилену аерозольним нанокаталізом : дис... канд. техн. наук: 05.17.07 / Сєвєродонецький технологічний ін-т Східноукраїнського національного ун-ту ім. В.Даля. — Сєвєродонецьк, 2007. — 159арк. — Текст рос. мовою. — Бібліогр.: арк. 143-154

Кудрявцев С. О. Основи виробництва етилену та бензинової фракції за технологією аерозольного нанокаталізу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.07 хімічна технологія палива і паливно-мастильних матеріалів. Національний Університет Львівська політехніка”, Львів, 2007.
В дисертації розвинуто наукові основи аерозольного нанокаталізу у віброзрідженому шарі AnCVB. Визначено деякі нові властивості каталітичної системи. Встановлено, що аднезійна ємність скляних кульок, які є компонентом каталітичної системи, щодо каталізатора змінює швидкість хімічної реакції до 3 разів. Обґрунтовано, що коагуляція наночастинок впливає на активність каталізатора; показано, що необхідна для запобігання коагуляції кількість механічних дій 107-108на м3реактора реалізується за частоти вібрації реактору 26 Гц в технології AnCVB. Експериментально встановлено, що зміна частоти коливань приводить до зміни активності каталізатора й селективності процесу, а також до утворення в продуктах реакції нових речовин.
Досліджено кінетику реакцій крекінгун-пентану, дизельного палива, прямогінного бензину до етилену, вакуумного газойлю до бензинової фракції при 450-6000С з використанням оксидів металів Fe2O3, Al2O3, як каталізаторів. При одержанні етилену температура процесу знижується на 200-3000С порівняно з температурою промислових процесів піролізу, а об’єм реактора зменшується до 10 разів. Технологія AnCVB дозволяє виключити використання водяної пари. В промислових процесах її кількість становить до 50% на сировину. При одержанні бензинової фракції з вакуумгазойлю кількість каталізатору складає 525 г/м3р.о., що за абсолютною величиною навіть менше, ніж втрати каталізатора в промислових процесах. Це дозволяє виключити з технологічної схеми стадію регенерації та рециркуляції каталізатора, що значно зменшить матеріалоємність схеми та собівартість продукту.

1. В дисертації наведено теоретичне, узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в невідомих досі закономірностях перебігу реакцій крекінгу вуглеводнів за умов створюваної технології аерозольного нанокаталізу у віброзрідженому шарі каталітичної системи, закономірностях, які розвивають наукові основі даної різновидності аерозольного нанокаталізу і аргументують її застосування для крекінгу вуглеводнів.
2. В дисертації встановлено та сформульовано нові теоретичні положення, що доповнюють наукові основи технології аерозольного нанокаталізу:
- адгезійні властивості поверхні скляних кульок впливають на активність каталітичної системи та швидкість реакції;
- зниження каталітичної активності аерозольних наночастинок можливе при їх коагуляції і час їх існування зворотно пропорційний розміру. Для наночастинок 5-20 нм він складає 10-810-7с;
- коагуляції наночастинок можна запобігти механічними імпульсами в кількості 107108в м3реактора в секунду, що реалізовано в лабораторному реакторі;
- керування селективністю реакцій можливе шляхом варіювання частоти коливань каталітичної системи.
3. Дослідження крекінгу вакуумного газойлю в лабораторних умовах (5700С, концентрація каталізатора 2 г/м3реактора за відсутності водяної пари) показало, що сучасний промисловий каталізатор Nexus-345p у стані аерозолю забезпечує показники, вищі за показники промислового процесу:
- досягнуто ступеня перетворення сировини 86% мас. та виходів бензинової фракції і суми світлих продуктів 50,4 и 72,9%, відповідно в промисловості 50,2 і 65,2%, що свідчить про зростання селективності;
- об’єм реактора крекінгу для установки потужність 2 млн. т/рік за сировиною склав 420 м3, що в 2 рази менше за об’єм промислового ліфт-реактора і в 10 разів менше від суми об’ємів промислових реактора і регенератора;
- з конструкції реактора виключається вузол регенерації каталізатора.
4. Дослідження крекінгу пентану в лабораторних умовах (7000С, концентрація каталізатора 5 г/м3реактора за відсутності водяної пари) показало, що каталізатор V2O5забезпечує поліпшені порівняно з промисловим термічним піролізом показники процесу:
- зниження температури на 1500С;
- підвищення ступеня перетворення сировини до 83,9% мас., виходу етилену й суми олефінів до 33,6 (в промисловості 2430%) і 60% відповідно, що свідчить про зростання селективності;
- зменшення об’єму реактора до 5 разів;
- виключення з технологічної схеми розбавлення сировини водяною парою (в термічному процесі її додається 1470 %).
5. Показано доцільність впровадження аерозольного нанокаталізу в нафтопереробну промисловість.