Пиролиз пропан-бутановой углеводородной смеси на синтетических керамических катализаторах

• Автор: Пищурова, Ирина Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. СЫРЬЕВАЯ БАЗА ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНА И ПРОПИЛЕНА

1.2. ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ

1.3. ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА.

1.4. МЕХАНИЗМ И КИНЕТИКА ПРОЦЕССА КАГАЛИТИЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА НИЗШИХ АЛКАНОВ

1.5. КАТАЛИЗАТОРЫ ПИРОЛИЗА У Г ЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ.

1.6. КОКСООТЛОЖЕНИЕ И ДЕЗАКТИВАЦИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ.

1.6.1. Природа коксовых отложений.

1.6.2. Влияние конструктивных особенностей реактора на скорость коксоотложен ия.

1.6.3. Способы снижения коксообразования и коксоотложения.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ .
2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, РЕАГЕНТОВ И МАТЕРИАЛОВ
2.2. МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ
2.2.1. Методика приготовления катализаторов для исследования процесса
пиролиза импульсным методом.
2.2.2. Методика приготовления катализаторов для исследования процесса пиролиза в проточном режиме.
2.3. ВЫБОР ТИПА ЛАБОРАТОРНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ.
2.3.1. Методика исследования реакций пиролиза углеводородов в реакторе
с импульсным вводом сырья.
2.3.2. Методика исследования реакций пиролиза углеводородов в проточном режиме
2.4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
2.4.1. Газохроматографический анализ продуктов пиролиза.
2.4.2. Хроматомассспектрометрический анализ жидких продуктов пиролиза
2.4.3. ИКспектральный анализ состава катализатора и тврдых продуктов
пиролиза.
2.4.4. Электронномикроскопическое исследование тврдых продуктов пиролиза.
2.5. МЕТОДИКА КИНЕТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
2.6. ВЫБОР УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.7. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСПАДА ПРОПАНБУТАНОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МАТЕРИАЛА РЕАКТОРА
3.1.1. Влияние материала реактора на процесс пиролиза в импульсном режиме
3.1.2. Влияние материала реактора на процесс пиролиза в проточной системе.
3.2. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПИРОЛИЗА .
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ АЛКАНОВ ПРОПАН, БУТАН
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСК О ПИРОЛИЗА ПРОПАНБУТАНОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСИ
3.3.1. Каталитический пиролиз пропанбутановой углеводородной смеси в
импульсном режиме
3.3.1.1. Пиролиз пропанбутановой углеводородной смеси на керамическом материале ХИЕК.
3.3.1.2. Термораспад пропанбутановой углеводородной смеси на металлической стружке с плночным покрытием.
3.3.1.3. Сравнение результатов каталитического пиролиза пропанбутановой углеводородной смеси, полученных в импульсном режгше.
3.3.2. Каталитический пиролиз пропанбутановой углеводородной смеси в
проточном режиме.
3.3.2.1. Превращения пропанбутановой углеводородной смеси в присутствии керамического материала ХИПЕК.
3.3.2.2. Влияние каталитического плночного покрытия на поверхности реактора на кинетику процесса пиролиза пропанбутановой углеводородной смеси
3.3.2.3. Пиролиз пропанбутановой углеводородной смеси в присутствии
катализатора иХИПЕК в реакторе с плночным покрытием
3.3.2.4. Сравнение катализаторов, изученных в процессе пиролиза пропанбутановой углеводородной смеси в проточном режиме.
3.4. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПИРОЛИЗА, ПОЛУЧЕННЫХ В ПРОТОЧНОМ И ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМАХ
3.5. О МЕХАНИЗМЕ ПИРОЛИЗА ПРОПАНБУТАНОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСИ В ПРИСУТСТВИИ ИЗУЧЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ.
ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ И ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА
4.1. ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА ПИРОКОНДЕНСАТА, ПОЛУЧЕННОГО ПРИ ПИРОЛИЗЕ ИСХОДНЫХ АЛКАНОВ, ХРОМАТОМАСССПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИЗАТОРА ХИПЕК И ТВРДЫХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА МЕТОДОМ ИКСПЕКТРОСКОПИИ.
4.2.1. ИКспектральный анализ керамического материала ХИПЕК
4.2.2. Исследование тврдых продуктов пиролиза методом ИКспектроскопии.
4.3. ЭЛЕКТРОННОМИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТВРДЫХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Результаты проведнной работы свидетельствуют о перспективности предложенных катализаторов для широкого использования их в нефтехимической промышленности. Основные материалы диссертации представлены на 3 Всероссийских и 5 Международных конференциях по нефтегазоперсработке, актуальным проблемам химической науки, практики и образования, промышленной и экологической безопасности, новым химическим материалам и технологиям и опубликованы в Сборниках тезисов и докладов. Начаты промышленные испытания катализатора на ОАО СИБУРХОЛДИНГ г. Кстово, Россия. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в научных работах, в том числе 5 статьях в центральных журналах, рекомендованных ВАК Журнал общей химии, Нефтепереработка и нефтехимия, Альтернативная энергетика и экология, Вестник ИНГУ, а также получен патент РФ. Диссертационная работа изложена на 3 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырх глав, выводов, приложения, списка цитируемой литературы. Работа содержит таблиц и рисунка. Список литературы включает 0 ссылок на работы отечественных и зарубежных авторов. Во введении обосновывается выбор темы, е актуальность, определены цели и задачи, обозначены методы и пути их решения. В первой главе рассматриваются направления и перспективы развития производства низших алкенов основные виды сырья пиролиза, суммированы данные по химизму и механизму процессов термического и каталитического пиролиза, сделан обзор по исследуемым в процессе пиролиза катализаторам, приведены факторы, влияющие на процессы новообразования. Во второй главе даны основные характеристики объектов исследований, представлены лабораторные установки, описаны методики исследований кинетики реакций пиролиза, продуктов термораспада углеводородного сырья, приведены методики приготовления применяемых катализаторов и методики проведения физических исследований структуры катализатора и образующихся жидких и т врдых продуктов. В третьей главе представлены результаты проведнных экспериментов в проточном и импульсном режимах, их анализ и обобщение. В четвртой главе рассматриваются результаты исследований катализаторов и продуктов пиролиза физическими методами. По результатам работы сделаны выводы. Экспериментальная работа по синтезу и исследованию активности катализаторов выполнена в лаборатории химической кинетики НИИ химии Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского ННГУ. ИКспсктры катализаторов и продуктов пиролиза ПБУС сняты на кафедре физической химии ННГУ. Электронномикроскопические исследования проведены в НОЦ ФТНС ННГУ и ФГУП РФЯЦВНИИЭФ Нижегородская область, г. Саров. ГЛАВА 1. В настоящем обзоре обобщены сведения из научной и патентной литературы, касающиеся пиролиза углеводородов, осуществляемого с целью получения этилена и пропилена термический и каталитический распад, кинетика, состав продуктов и др. Рассмотрены теоретические представления о механизме этих процессов, в том числе основные факторы, определяющие глубокий пиролиз углеводородов образование водорода, тврдого углерода пироуглерода, сажи, кокса. Современная мировая структура сырья пиролиза для производства этилена выглядит следующим образом 5, в мас. Использование этих видов сырья в отдельных странах различно. Например, в США до общего объема этилена получают из газообразного сырья, в странах Западной Европы и Японии до производится из бензиновых и газойлсвых фракций 6. Структура сырья в России на сегодняшний день имеет следующий вид, в мас. Так как стоимость сырья составляет около себестоимости этилена, выбор сырья является важной экономической задачей и определяется его доступностью, стоимостью и возможностью реализации всех сопутствующих продуктов. Для производства этиленсодержащего газа пригодно любое сырь, позволяющее получать наибольший выход этилена. В продуктах пиролиза нефтяных фракций содержатся ценные компоненты циклонеитадиен, метилциклопентадиеи, бензол, толуол, ксилолы, стирол, метилстирол, индеи, винилтолуолы, нафталин, аценафтсн, флуорсн, фенантрсн, антрацен и др.