Физико-химические особенности превращения H-гексана на поверхности высококремнистых цеолитов

• Автор: Кабков, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Механизм основных реакций риформинга

1.2. Металлоксидные катализаторы реакций риформинга

1.3. Цеолитные катализаторы реакций риформинга

1.3.1. Пористая структура и молекулярноситовые свойства цеолитов

1.3.2. Кислотные свойства цеолитов

1.3.3. Адсорбционные свойства цеолитов

1.3.4. Конверсия низших алканов на цеолитных катализаторах

1.3.5. Влияние природы и количества носителя

1.4. Выводы к главе
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Описание установки и методики проведения опытов
2.2. Исходное сырье и анализ продуктов превращения
2.3. Получение и характеристика цеолитов
2.4. Физикохимические методы исследования цеолитных систем
2.5. Выводы к главе
Глава 3. Превращения углеводородов на высококремнистых цеолитах
3.1. Превращение нгексана на высококремнистых цеолитах
3.1.1. Превращение нгексана на цеолите типа НЦВМ
3.1.2. Превращение нгексана на высококремнистых цеолитах с разным силикатным модулем
3.2. Превращение нгексана на высокремнистых цеолитах, модифицироваиых медью
3.2.1. Превращение нгексана на цеолитной системе СиЦВМ
3.2.3. Физикохимические свойства высокремнистых цеолитов в превращении нгексана
3.3 Выводы к главе 3
Глава 4. Термодинамический анализ превращения нгексана на
высокремнистых цеолитах
4.1. Превращение нгексана и значение термодинамических характеристик реакций превращения углеводородов
4.1.1 .Термодинамический анализ реакций превращения
нгексана на цеолите НЦВМ
4.1.2. Термодинамический анализ реакций превращения
нгексана на цеолитной системе СиЦВМ
4.2. Сравнение зависимостей влияния температуры на
термодинамические величины рЬакции превращения нгексана на цеолитах НЦВМ и СиЦВМ
4.3. Выводы к главе 4
Глава 5. Математическое моделирование реакций превращения
нгексана на высококремнистых цеолитах
5.1. Создание стационарной модели превращения нгексана 6 на цеолитных системах
5.3. Выводы к главе 5
Выводы
Литературные источники
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Исследования методом меченых молекул показали, что шестичленные цикланы или циклены из парафинов или олефинов не образуются и образование циклогексана в качестве промежуточного продукта является скорее редким исключением, чем правилом. Кроме того, в ряде работ было показано, что в условиях ароматизации вполне ожет идти и обратный процесс гидрирования бензола, что объясняет обнаружения циклогексана в катализатах. Таким образом, механизм реакции дегидроциклизации свелся к пути 1. Изучение механизма методом радиоактивных молекул позволило сказать, что Сгдегидроциклизация является параллельноконсекутивной реакцией. Другими словами, алкилциклопентаны образуются как из парафина, так и из олефина, причем вклад пути олефина в образование конечного продукта зависит от изменений температуры и времени контакта. Дальнейшее превращение промежуточного соединения представлялось как его последовательное дегидрирование до алкил цикл опецтенов и изомеризация в бензол. Следующим шагом в установлении механизма превращения гексана в бензол стало предположение о наличии скрытых путей. Оказалось, что из метилциклопентана образуется только конечного продукта. Так как наличие других путей образования было опровергнуто, то объяснить это можно было только за счет образования бензола непосредственно из гексана, гексена и метилциклопентана, минуя промежуточные превращения 1,2, 3. Так же стоит упомянуть четырехстадийиый механизм прямой дегидроциклизации нгексана до бензола, который был предложен группой ученых в работе 4 после проведения данной реакции на цеолитных катализаторах. СНСНСНСНСНСН2 4Н2 Т I. Через Н7Г и Ь обозначены брснстедовскис и льюисовские кислотные центры. Как видно, образование ненасыщенного карбкатиона идет через стадию глубокого дегидрирования. Конечный продукт образуется в результате циклизации интермедиата и реконструкции активного центра. По аналогичному принципу был составлен и механизм реакции образования метилциклопентана. Гидрогенолиз и гидрокрекинг также относятся к реакциям получения ароматических углеводородов в условиях каталитического риформинга. Оба процесса приводят к уменьшению молекулярной массы конечных продуктов, но различаются по своей природе. Гидрогенолиз идет на металлических участках катализатора и является более избирательным. Гидрокрекинг протекает на кислотных центрах и считается основной реакцией в условиях риформинга. Он ухудшает селективность, но позволяет получить низкомолекулярные гомологи бензола, вносящие значительный вклад в увеличение октанового числа. В отличие от бензола, изомерные алканы получаются в основном по реакции изомеризации. Реакция, как и в случае изомеризации циклоалканов, идет с участием и металлических М и кислотных К центров. Классическое представление об этом процессе отражается схемой
к
В реакции изомеризации лимитирующей является вторая стадия, проходящая на кислотных центрах, в то время как гидрирование и дегидрирование идут быстро 1,2. Механизм реакции, который раньше считался ионным, за последнее время претерпел некоторые изменения. Для объяснения ряда расхождений с классической схемой был предложен механизм с образованием катионрадикалов как первичных интермедиатов. Предложенная схема позволяет, в частности, объяснить появление 2 и 3метилпентанов и 2,3диметилбутана при изомеризации нгексана. Раскрытие кольца это еще одна реакция, продуктом которой являются разветвленные алканы. Она идет на металлических участках катализатора, и в ней участвуют циклоалканы. Для этого процесса важным параметром является насыщение катализатора водородом. Температура также шрает важную роль с ее увеличением идет увеличение элсктрофильности катализатора и, соответственно, выхода изомеров алкана. Скорость реакции возрастает с ростом парциального давления углеводорода. Совершенствование процесса каталитического риформинга прежде всего связано с повышением эффективности применяемых катализаторов. Свойства катализаторов в значительной мере предупредили технологию риформинга. Одновременно происходило совершенствование аппаратурного оформления процесса .