Разработка и оптимизация процесса пиролиза углеводородного сырья на отработанном цеолитсодержащем катализаторе

• Автор: Баширов, Рустем Фаритович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 183 с.

1 НАПРАВЛЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ.

1.1 Основные виды сырья, применяемые в процессе пиролиза.

1.2 Модификации процесса пиролиза.

1.3 Пиролиз в присутствии гетерогенных катализаторов.

1.4 Основные схемы механизмов термического и термокаталитического разложения углеводородов.
1.5 Особенности технологии и аппаратурное оформление процессов каталитического пиролиза.
1.6 Выводы.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Выбор катализатора и вида сырья.

2.2 Выбор типа лабораторных установок для исследований процесса каталитического пиролиза.
2.3 Методика исследования реакций каталитического пиролиза в импульсном микрореакторе.
2.3.1 Методика проведения экспериментов.
2.3.2 Методика расчета концентраций продуктов пиролиза индивидуальных углеводородов.
2.4 Методика исследования реакций каталитического пиролиза углеводородного сырья в проточном реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора.
2.5 Выбор условий проведения экспериментальных исследований.
2.6 Выводы.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА МИКРО СФЕРИЧЕСКОМ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕМ КАТАЛИЗАТОРЕ.
3.1 Пиролиз легких углеводородов на микросферическом цеолитсо держащем катализаторе.
3.1.1 Исследование изменения активности катализатора при пиролизе нгептана в импульсном режиме.
3.1.2 Пиролиз легких углеводородов на микросферическом цеолитсо держащем катализаторе в проточном интегральном реакторе.
3.1.2.1 Исследование пиролиза индивидуальных нормальных парафи новых углеводородов СгС9.
3.1.2.2 Пиролиз прямогонной бензиновой фракции.
3.1.2.3 Пиролиз жидких продуктов, получаемых при пиролизе прямо гонного бензина
3.1.2 4 Пиролиз бензила, получаемого в процессе каталитического крекинга
3.1.2.5 Пиролиз прямогонного бензина с добавкой низкомолекулярно
го полиэтилена.
3.1.2.6 Пиролиз прямогонного бензина на отечественном микросфери ческом цеолитсодержащем катализаторе КМЦР.
3.1.2.7 Пиролиз прямогонного бензина на микросферическом цеолит 0 содержащем катализаторе Спекр3П без водяного пара.
3.2 Пиролиз тяжелого углеводородного сырья на микросферическом 3 цеолитсодержащем катализаторе Спектр3П.
3.2.1 Пиролиз керосиновой фракции.
3.2.2 Пиролиз фракции дизельного топлива
3.2.3 Пиролиз вакуумного газойля.
3.3 Вероятностностатистический метод описания кинетики реакций
пиролиза нефтяного сырья.
3.4 Сравнение результатов пиролиза различного углеводородного сы 7 рья на микросферическом цеолитсодержащем катализаторе Спектр1.
3.5 Выводы.
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ УСТАНОВКИ КАТАЛИ 1 ШЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА
4.1 Основания к разработке технологии процесса каталитического пи 1 ролиза.
4.2 Принципиальная технологическая схема переработки нефтяного 5 сырья на установке каталитического пиролиза.
4.3 Выводы.
5 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА КАТАЛИ 1 ШЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ.
5.1 Общие сведения по моделированию процессов пиролиза и катали 1 тического крекинга.
5.2 Математическая модель реакторнорегенераторного блока уста 2 новки каталитического пиролиза нефтяного сырья.
5.3 Анализ работы реакторнорегенераторного блока на математиче 9 ской модели.
5.4 Оптимизация процесса каталитического пиролиза нефтяного сы 9 рья.
5.5 Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ


Известно, что осуществление процесса пиролиза в присутствии катализаторов позволяет заметно снизить температуру процесса и увеличить выходы олефинов. Эю дает возможность улучшить экономические показатели процесса снизить затраты сырья и дефицитных материалов качественная сталь, энергетические затраты. Улучшается также защита окружающей среды. В качестве активных компонентов катализаторов для пиролиза предлагаются соединения многих элементов периодической системы, в большинстве случаев оксиды металлов переменной валентности, например, ванадия, индия, марганца, железа, хрома, молибдена и др. Обычно активные вещества наносят на носители, в качестве которых применяют пемзу, различные модификации оксида алюминия или циркония, некоторые алюмосиликаты 3. Разработанные в х годах каталгоаторы на основе металлов переменной валентности проявляли достаточно высокую активность в условиях пиролиза при использовании различных видов сырья. При температуре в зоне реакции 5 С, массовом соотношении водяного пара к сырью равным и объемной скорости подачи сырья 2,5 ч1 выход этилена достигает , пропилена ,6, бутадиена 3,5, бутиленов 3,9 масс, на сырье выход кокса 0,5 масс, на сырье, что свидетельствует об относительно низком коксообразовании. Однако, при достаточно высоком выходе олефиновых углеводородов до , данный катализатор недостаточно селективен по этилену. Поэтому с целью увеличения выхода этилена авторами работы предложено в качестве соли калия использовать станиат калия. При объемной скорости подачи бензинарафината 1,2 н температуре процесса 5 С, отношении водяного пара к сырью равным , выход этилена достигает , пропилена , бугиленов 3,3, бутадиена 3,2 масс, на сырье. В работе авторами с целью увеличения выхода низкомолекулярных олефинов было преложено использовать железохромкалиевый катализатор, содержащий 7,0 масс, окиси хрома и масс, окиси железа. Проведение процесса при температурах С, массовой скорости подачи бензина 1,,5 ч1 Ы 0 разбавлением сырья водяным паром показало возможность осуществления процесса с практически полной конверсией сырья и выходом этилена масс, на сырье выход олефинов до . Авторы работы указывают на возможность использования данного катализатора при переработке более тяжелых углеводородных фракций, например, вакуумного газойля. Но с целью повышения выхода олефиновых углеводородов процесс проводят в присутствии добавки 4,4 диметил1,3 диоксана, взятой в количестве 0,0, масс, частей на 1 масс, часть сырья. Проведение процесса при температуре 0 С, объемной скорости подачи сырья 1 ч1, разбавлением сырья водяным паром масс. В статье представлены результаты пиролиза мазута, получаемого из смеси азербайджанских нефтей, на промышленном железохром кал иевом катализаторе марки К. Процесс проводили в проточном реакторе из кварца при температуре 0 С и объемной скорости подачи сырья 3,5 ч1 в присутствии водяного пара и без водяного пара. Водяной пар, добавляемый для понижения парциального давления реагирующих компонентов и торможения образования высокомолекулярных продуктов конденсации и полимеризации, при термическом пиролизе практически не вступает в реакцию с сырьем и играет роль инертного разбавителя. В присутствии же катализатора он является не только инертным разбавителем. Определенная часть его вступает в реакцию газификации с коксом и его предшественниками. Следствием этого является наличие в газах пиролиза оксидов углерода, суммарное содержание которых возрастает до ,6 масс, при увеличении отношения воды к мазуту до . Но общий выход олефинов СгС4 на сырье увеличивается в результате увеличения конверсии и уменьшения доли вторичных реакций полимеризации и конденсации. Так, при отношении воды к мазуту равном , выход олефинов С2С4, включая дивинил, достигает ,1 масс, на сырье при конверсии ,6. Увеличение конверсии сырья и выхода целевых продуктов на катализаторе марки К указывает на наличие каталитического эффекта. В работе авторы предлагают использовать железохромкалиевый катализатор промотированнын окисью ванадия при проведении процесса при 0 С, объемной скорости подачи сырья 0,5 ч1 и отношении мазута к водяному пару равном масс.