Адсорбция и катализ превращений углеводородов на металлцеолитных системах

• Автор: Коваленко, Анна Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 Литературный обзор

1.1 Общая характеристика и особенности состава и структуры цеолитов

1.2 Адсорбция нормальных парафиновых углеводородов на цеолитах различных структурных типов.
1.3 Каталитические превращения углеводородов бензиновых фракций на цеолитсодержащих катализаторах

1.3.1 Активность и селективность цеолитсодержащих катализаторов

в процессе конверсии углеводородов.

1.3.2 Основные процессы облагораживания углеводородного сырья и тенденции их развития.

1.4 Цель работы и задачи исследований

2 Экспериментальная часть

2.1 Описание схемы и аппаратуры лабораторной установки.
2.2 Методика проведения эксперимента, анализа сырья и продуктов
2.2.1 Методика определения фракционного состава бензиновых фракций.
2.2.2 Методика хроматографического определения углеводородного состава сырья и продуктов.
2.3 Методика определения физикохимических и эксплуатационных характеристик бензинов
2.3.1 Методика определения плотности бензинов.
2.3.2 Методика определения показателя преломления жидких углеводородов.
2.3.3 Методика определения октановых чисел бензинов по моторному методу
2.3.4 Методика графоаналитического способа определения октановых
чисел бензинов.
2.4 Цеолиты, их характеристика и физикохимические методы исследования состава и структуры
2.4.1 Общая характеристика исследованных адсорбентов и катализаторов.
2.4.2 Методика получения модифицированных форм цеолитных контактов.
3 Исследование адсорбции налканов на цеолитных адсорбентах различных структурных типов.
3.1 Исследование углеводородного состава и определение физикохимических характеристик сырья.
3.2 Влияние структуры цеолита и типа катиона на эффективность адсорбции налканов из модельных смесей
3.3 Изучение адсорбции налканов из бензиновых фракций на выбранном адсорбенте.
4 Влияние условий регенерации адсорбента на эффективность превращения десорбированных налканов на модифицированных высококремнеземных катализаторах.
4.1 Подбор оптимальных параметров регенерации адсорбента.
4.2 Каталитические превращения десорбированных алканов на металлцеолитных системах.
5 Исследование работы комбинированного слоя цеолитсодержащих контактов при адсорбции и катализе превращений налканов.
Список использованных источников


Роль больших ионов в полостях природных цеолитов выполняют одно и двухзарядные катионы Иа, Са, К, и Ва, содержание которых зависит от геохимического состава среды минералообразования и распределения элементов между кристаллизующимися минералами. Общая формула цеолита Мр0чА1р2Ч8гр4я2гвН. Поскольку каждая вершина принадлежит двум тетраэдрам, атомов кислорода в каркасе должно быть вдвое больше, чем Татомов. Чтобы заряд компенсировался, число трехзарядных ионов А1 должно быть равно сумме р число однозарядных катионов и 2 удвоенное число двузарядных катионов. В таблице 1 приведены некоторые характеристики основных типов цеолитов. Из этой таблицы видно, что топология каркасов синтетических цеолитов X и У аналогична топологии каркаса фожазита, цеолит С2 имеет, повидимому, такой же каркас, как маццит. Природные аналоги цеолитов А,Ь и 2К5 пока не найдены. Таблица 1. Шабазит Ромбоэдрическая, а9,4 0, сс,5 Л Зш Са,На2. Гмелинит Г ексагональная, а,7 0, с,0 0 Рбзттс Ыа и др. Все выбранные цеолиты имеют широкие поры, в которых после дегидратации могут проникать молекулы. Обменные катионы и алюмосиликатный каркас можно модифицировать химической обработкой, что позволяет регулировать химические силы, действующие на сорбированные молекулы. При правильном выборе условий модифицирования цеолит действует как катализатор, что приводит к химическому превращению адсорбированных молекул в желаемом направлении. Топология алюмосиликатного каркаса является единственным признаком, по которому можно точно идентифицировать структуру цеолита. Все остальные признаки, например распределение по кристаллографически идентичным местам, сложны и неопределенны. В настоящее время 5 известны более 0 различных типов синтетических цеолитов и их разновидностей. При сравнительных исследованиях адсорбции на разных цеолитах существенно важными являются геометрия внутрикристаллических каналов и полостей и геометрия окон, ведущих в эти полости для цеолитов одного и того же структурного типа важна природа обменных катионов, их количество и распределение по позициям в кристаллической решетке. В синтетических цеолитах с известной структурой окна, ограничивающие входы во внутри кристаллические полости, образованы , , 8, 6членными кольцами из атомов кислорода 6. О ограничивают входы в большие полости широко известных синтетических цеолитов X и У решеткой фожазита рис. Такие же кольца ограничивают каналы в мордените, в синтетических цеолитах Ь и О и в некоторых других цеолитах. Свободный диаметр колец О диаметр апертуры кольца у разных цеолитов может изменяться, в зависимости от искажения его геометрии и позиций обменных катионов, в пределах 0,70,9 нм. Окна Ою не характерны для структур природных цеолитов, они оказались, однако, типичными для высококремнеземных цеолитов и пористого кристаллического кремнеземасиликалита, объединенных по общим структурным признакам в семейство пентасилов. Десятичленные кислородные кольца могут быть круглыми или эллипсовидными, их диаметры изменяются в пределах 0,60, нм. Рисунок 1. Среди наиболее известных синтетических и природных цеолитов с восьмичленными кислородными кольцами Он, ограничивающими входы в большие полости их каркасов, можно назвать, например, цеолит А рис. К5 и другие. В разных цеолитах окна могут связывать полости, сильно различающиеся по своей геометрии 3. Типичным примером структуры, в которой окна, ведущие в полости, образованы только кислородными кольцами Об, является структура содалита. Диаметр апертуры колец Об в разных цеолитных структурах изменяется от 0, нм до 0, нм. Однако форма кольца Об, как можно заключить из рентгеноструктурных исследований, далека от идеальной, и указанные размеры в значительной степени условны. Для оценки возможности попадания молекулы в адсорбционную полость сравнивают диаметр входного окна бо с критическим диаметром бкр самой молекулы критический диаметр диаметр по наименьшей оси молекулы. Проникнуть через окно могут только те молекулы, критический диметр которых меньше диаметра входного окна. В таблице 2 приведены основные марки промышленных цеолитов. Таблица 1. В связи с тем, что кислородные окна, ведущие во внутрикристаллические полости разных цеолитов, имеют разные размеры, сравнимые с размерами простых молекул табл. Таблица 1.