Совершенствование катализаторов крекинга с применением композиционных материалов на основе монтмориллонита

• Автор: Белая, Лилия Александровна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ЕЕ Структура и свойства монтмориллонита

Е2. Методы модифицирования монтмориллонита

1.3. Композиционные материалы на основе монтмориллонита

Выводы из литературного обзора

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2Л. Методы модифицирования монтмориллонита и приготовления

композиционных материалов

2.2. Методы исследования

Глава 3. МЕТОДЫ МОДИФИЦИРОВАНИЯ
МОНТМОРИЛЛОНИТА
3.1. Метод ионного обмена
3.2. Интеркалирование
3.3 Ультразвуковая обработка
Итоги третьей главы
Глава 4. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МОНТМОРИЛЛОНИТА
4.1. Композиция монтмориллонит-оксид алюминия
4.2. Композиция монтмориллонит-оксид алюминия-цеолит гЬМ
4.3. Композиция монтмориллонит-оксид алюминия-оксид марганца
4.4. Композиция монтмориллонит-смешанный Mg-Al-oкcид
Итоги четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
Каталитический крекинг высококипящих фракций является базовым процессом нефтепереработки, эффективность которого отражает уровень развития отрасли в целом. Современные катализаторы крекинга — это сложные системы, состоящие из активного компонента — цеолита У и многокомпонентной матрицы, обеспечивающей стабильность его работы. Постоянное развитие процесса, тенденция к увеличению глубины переработки нефти диктуют новые требования к катализаторам, приводя к дальнейшему усложнению их состава. Для повышения выхода легких олефинов - ценного нефтехимического сырья и увеличения октанового числа бензина крекинга в состав катализатора вводят цеолит 28М-5. Это снижает крекинговую активность, но превращение п-парафинов в узких порах цеолита 25М-5 повышает выход легких олефинов и увеличивает октановые характеристики бензиновой фракции.
Необходимость переработки более тяжелого нефтяного сырья, содержащего даже после гидроочистки примеси тяжелых металлов,
вызывающих дезактивацию цеолита, обуславливает введение в состав
катализаторов БЬ, Р, Бп и В в качестве пассиваторов, реагирующих с примесями. С этой целью также могут быть использованы смешанные магниево-алюминиевые оксиды, нейтрализующие влияние никеля и ванадия, содержащиеся в тяжелом сырье крекинга.
Увеличение доли процесса крекинга в общем объеме процессов нефтепереработки приводит к необходимости повышения экологической безопасности процесса за счет окисления СО, в большом количестве
образующегося на стадии регенерации катализатора. Для этого к
катализатору крекинга добавляют катализаторы окисления СО, содержащие, как правило, металлы платиновой группы и редкоземельные элементы, нанесенные на оксид алюминия или алюмосиликат. Дополнительные компоненты, необходимые для придания катализатору требуемых свойств,

вводятся в состав основного катализатора или в виде отдельных добавок. В последнем случае необходимый компонент должен вводиться в присутствии матрицы, максимально близкой по составу к матрице катализатора, что необходимо для достижения равномерного распределения катализатора и добавки в реакционном объеме.
Монтмориллонит (ММ), являющийся основным породообразующим компонентом природных бентонитовых глин, относится к классу слоистых алюмосиликатов. Наличие крупных месторождений бентонитовых глин по всему миру и простота их разработок обеспечивает доступность материала, востребованного широким спектром областей промышленности.
В качестве катализатора крекинга монтмориллонит, активированный кислотой, впервые был применен в 1936 г. в процессе Гудри. Дальнейшее развитие процесса и совершенствование катализатора привело к тому, что монтмориллонит как активный компонент был вытеснен синтетическими алюмосиликатами и впоследствии цеолитами.
В настоящее время монтмориллонит успешно применяется в составе матрицы отечественных промышленных катализаторов крекинга. Помимо участия, наряду с другими компонентами матрицы (алюмосиликат, оксид алюминия), в формировании пористой структуры катализатора и первичном крекинге крупных молекул углеводородов монтмориллонит обеспечивает механическую прочность катализатора. Обладая высокой теплоемкостью, ММ осуществляет отвод тепла от кристаллов цеолита, обеспечивая их термостабильность.
Использование различных методов модифицирования
монтмориллонита позволяет оптимизировать его свойства для применения в составе катализатора крекинга. Природный монтмориллонит содержит ионы натрия, оказывающие разрушительное действие на кристаллическую структуру и активные центры цеолитов. Для ослабления этого влияния монтмориллонит предварительно подвергают ионному обмену. Существует метод интеркалирования монтмориллонита оксидами различных металлов,
размеров 50 - 70 А и имеют блочную дефектную структуру, что способствует повышению его активности. Возможно, что введение в структуру катализатора такого состава ММ позволило бы адаптировать его физические свойства для применения в процессе крекинга и получить эффективную добавку для окисления СО, приготовленную без применения благородных металлов. Однако информацию о катализаторах такого состава в литературе найти не удалось.
Для одновременного удаления СО, N0*, БО*, образующихся в процессе крекинг-регенерация, в работе [98] были предложены катализаторы, состоящие из смешанных оксидов СиМ§АЮ, СеМ£АЮ, CuCeMgA10, получаемых при термообработке синтетических слоистых материалов -гидротальцитов. Кроме того, гидротальциты, точнее, смешанные оксиды на их основе, рассматриваются в качестве компонента катализаторов крекинга, повышающего их устойчивость к отравляющему действию тяжелых металлов - никеля и ванадия, содержащихся в сырье крекинга [99, 100].
Структура гидротальцитов (далее ГТ) подобна структуре брусита и состоит из катионов Mg2+, октаэдрически координированного гидроксильными группами (рис. 1.2.).
0.77 піп
0 .48 пт
Рис. 1.2. Структура гидротальцита