Изомеризация и ароматизация H-гексана на бифункциональных цеолитных катализаторах

• Автор: Ментюков, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Структура и кислотные свойства цеолитов

1.1.1. Структура эрионита

1.1.2. Структура цеолита Ь

1.1.3. Структура мордснита

1.1.4. Структура пентасила

1.1.5. Кислотные свойства цеолитов

1.2. Изомеризация линейных парафинов

1.2.1. Современные представления о механизме изомеризации н парафинов

1.2.2. Катализаторы изомеризации парафинов
1.2.2.1. Кислоты
1.2.2.2. Сверхкислоты
1.2.2.3. Катализаторы на основе галогенидов алюминия
1.2.2.4. Металлы VIII гр. Рц Рс1, 0, нанесенные Д0з и г
1.2.2.5. Катализаторы на основе цеолитов
1.3. Ароматизация линейных парафинов на пентасилах
1.3.1. Механизм ароматизации углеводородов З
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Используемые вещества и реагенты
2.2. Катализаторы
2.3. Описание установки и методика проведения каталитических
2.4. Методика анализа продуктов превращения гексана
2.5. Физикохимические методы исследования катализаторов
2.5.1. Тсрмопрограммированная десорбция аммиака ТГД ЫН3
2.5.2. Рентгенографический анализ
Глава 3. Изучение каталитических свойств высококремнеземных цеолитов с различной структурой и составом в реакции изомеризации гексана
3.1. Изомеризация гексана на Р1содержащих морденитах
3.1.1. Состав образцов, состояние алюминия и платины в высококремнеземных морденитах
3.1.2. Акгивность и селективность действия высококремнеземных Чмордеппов в превращении гексана
3.1.3. Состав каркаса и природа активных цеггров высококремнеземных морденитов в превращении гексана
3.2. Изомеризация гексана на Рсодсржащих пентасилах
3.3. Изомеризация нгексана на биметаллических цеолитах на основе
3.4. Изомеризация гексана на Р1содержащих цеолитах Ь и эрионите
3.5. Сравнение каталитической активности РВДМ и РйЦВНз с промышленными катализаторами изомеризации Ангарского завода катализаторов
3.6. Изомеризация пентана и пентангексановой смеси Глава 4. Ароматизация гексана на пентасилах
4.1. Ароматизация нгексана на модифицированном НЦВМ
4.2. Ароматизация гексана на модифицированном ЦВНз7
4.3. Ароматизация гексана на галлоалюмосиликатах
4.4. Ароматизация углеводородов С2С4 Выводы
Литература


Кроме того, на российских установках изомеризации преимущественно используются импортные катализаторы, поскольку не налажено крупнотоннажное производство отечественных. Следовательно, поиск эффективных каталитических систем для процесса изомеризации линейных парафинов сохраняет свою актуальность. Вторым направлением квалифицированной переработки линейных парафинов является процесс ароматизации. Ароматические углеводороды являются важнейшим сырьем для производства продуктов тонкого органического синтеза и нефтехимии. На их основе получают пластмассы, пластификаторы, красители, поверхностноактивные вещества, антиоксиданты, синтетические волокна, медикаменты и другие ценные соединения. Однако, эти процессы не полностью удовлетворяют потребностям химической промышленности. Помимо этого на многих химических заводах и газоконденсатных месторождениях фракции, содержащие парафины, зачастую не перерабатываются в более ценные продукты. Основной предпосылкой для успешного решения этой проблемы является создание новых эффективных каталитических систем для квалифицированной переработки углеводородных компонентов газоконденсатных месторождений и отходящих нефтезаводских газов. В литературном обзоре проанализированы результаты изучения каталитической изомеризации и ароматизации алканов, рассмотрены современные представления о возможных стадиях этих реакций, а также особенности структуры и кислотных свойств цеолитов, использованных при выполнении диссертационной работы. Глава 1. Цеолиты представляют собой алюмосиликаты с каркасной структурой, в которой имеются полости, занятые большими ионами и молекулами воды, причем и те и другие характеризуются значительной подвижностью, что обеспечивает возможность ионного обмена и обратимой дегидратации 3. Каркасная структура построена из соединенных вершинами тетраэдров, в которых малые атомы называемые Татомами расположены в центрах тетраэдров и атомы кислорода в их вершинах. Классификация и краткая характеристика некоторых цеолитов приведены в табл. Табл. Решетка эрионита имеет гексагональную структуру с двумя осями симметрии а и с, составленную из параллельно расположенных колец Л, 86О2 рис1. Рис. Каркас эрионита можно также составить из канкринитовых ячеек. Эти ячейки соединены друг с другом по оси с через гексагональные призмы, образуя колонны. В колонне каждая ячейка повернута на относительно предыдущей. Из таких колонн построена гексагональная решетка, в которой между колоннами образуются большие полости размером 1,3X0, нм. Каждая большая полость образована двенадцатью 4членными кольцами, двумя плоскими и тремя слегка искривленными 6членными кольцами и шестью 8членными кольцами. Через 4 и 6членные окна молекулы углеводородов проникать не могут, так как свободный диаметр 6членных окон составляет всего 0, нм. Поэтому диффузия углеводородов вдоль вертикальной оси с в эрионите невозможна. Слегка искривленные 8членные кольца имеют эллиптическое сечение со свободными диаметрами 0, и 0, нм. Эти 8членные кольца отстоят друг от друга на расстояние 0,7 нм вдоль оси а и образуют окна такого сечения, что через них могут проходить только неразветвленные углеводороды. Гексагональная призма
1. Кристаллическая структура цеолита Ь построена из содержащих тетраэдров каикринитовых ячеек. Основной структурной единицей цеолита Ь являются двойные 6членные кольца, однако часть тетраэдров не входит в эти единицы и образует членные кольца 4. Каркас цеолита Ь, как и каркас эрионита, построен из колонн чередующихся каикринитовых ячеек рис. Шесть таких связей и шесть горизонтальных ребер каикринитовых ячеек образуют горизонтальное членное кольцо. Эти кольца ограничивают большие цилиндрические каналы, из которых через 8членные кольца, имеющие форму лодочек, молекулы углеводородов могут проникнуть в объем между канкринитовыми ячейками. Рис. Синтетический морденит имеет состав ЫагОХДЬОзХ ОВЮгХхНгО. В мордените, как и в других цеолитах, ионы натрия легко обмениваются на другие катионы. В отличие от рассмотренных выше цеолитов в мордените нет трехмерной системы каналов. Его пористая структура образована неперссекающимися параллельными каналами.