Разработка технологии стабилизации фазового состава и структуры носителя алюмохромового катализатора дегидрирования изобутана

• Автор: Нестеров, Олег Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень условных сокращений.

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 Применение микросферичсских катализаторов

1.1.1 Процесс дегидрирования низших С3С5 парафинов в кипящем слое. 1

1.1.2 Промышленные катализаторы дегидрирования С4С5 парафинов и технологии их производства

1.1.2.1 Смешанные каталитические системы

1.1.2.2 Пропиточные каталитические системы

1.1.3 Состав алюмохромовых катализаторов

дегидрирования

1.3.1 Алюмооксидный носитель
1.3.1.1 Фазовый состав носителя.
1.3.1.2 Кислотные свойства носителя.
1.3.2 Активный компонент
1.3.3 Промоторы.
Выводы и постановка задачи исследования
Глава 2 Методы исследования и исходные вещества.
2.1 Объекты исследования и исходные вещества
2.2 Физикохимические методы исследования катализаторов и носителей.
2.3 Приготовление катализатора в лабораторных условиях
2.4 Исследование состава носителя и катализатора
2.5 Исследование каталитических свойств образцов
2.6 Хроматографический анализ.
2.7 Условия проведения опытных испытаний катализаторов дегидрирования изобутана
Глава 3 Полученные результаты и их обсуждение.
3.1 Выбор предшественника алюмооксидного носителя
для производства катализатора.
3.1.1 Состав и физикомеханические характеристики промышленных продуктов ТХА А1ОНз.
3.1.2 Текстурные характеристики промышленных продуктов
ТХА А1ОН3.
3.2 Термическая обработка продукта ТХА А1ОН3.
3.3 Выбор предшественников активного компонента и
промотора
3.3.1 Выбор предшественника Сгз
3.3.2 Выбор предшественника К
3.4 Оптимизация условий нанесения предшественников Сгз и К.
3.5 Определение оптимальных концентраций Сгз и К.
3.6 Определение условий термоактивации катализатора
3.7 Материальный баланс производства и структура себестоимости катализатора.
Выводы.
Список литературы


Основным (базовым) катализатором для данных процессов является алюмохромовый катализатор марки ИМ- или его близкий аналог ИМ-М, разработанный НПО «Ярсинтез» [6, ]. Реакции дегидрирования являются обратимыми, последовательными, сильно эндотермическими, протекающими с увеличением объема вследствие выделения водорода. Катализаторы снижают энергию активации реакции дегидрирования [], избирательно увеличивают ее скорость, но не влияют на скорость разрыва цепи. Последний процесс нельзя полностью исключить, но относительные скорости этих двух реакций можно изменить таким образом, что дегидрирование будет происходить с большей скоростью, чем крекинг. Таблица 1. В [5] к основным преимуществам дегидрирования парафинов в кипящем слое микросферического катализатора относят возможность проведения процесса в непрерывном режиме со значительными (до %) колебаниями нагрузок по сырью, осуществление дегидрирования парафинов и регенерации катализатора в различных аппаратах, безопасность процесса, менее затратное строительство, более экономичное производство олефинов, выполнение катализатором функции теплоносителя. Недостатками являются [] эрозионный эффект катализатора и необходимость улавливания катализатор-ной пыли []. Поэтому ведутся работы [, ] по усовершенствованию реакторов и циклонов [-], используемых в процессах с кипящим слоем микросферического катализатора. На ОАО «Нижнекамскнефтехим» реализованы процессы получения изоамиленов и изобутилена дегидрированием изопентана и изобутана соответственно в реакторах большой единичной мощности (до ООО т/год олефина на один реакторный блок) с кипящим слоем алюмохромового катализатора при температуре 5-5 °С, давлении в верхней части реактора ,8-,7-4 Па и объемной скорости сырья 0-0 м3/ч (рис. Методом дегидрирования в кипящем слое получют до мае. Изобутилен используется для получения метилтретбутилового эфира (2 мае. Потребность России в изобутилене и метилтретбутило-вом эфире оценивается соответственно в 0-0 тыс. Большая часть производимого изопрена направляется на синтез изопре-новых каучуков (более мае. На ОАО «Нижнекамскнефтехим» существует три установки дегидрирования в кипящем слое - БК и ДБ (получение изобутилена из изобутана), И-2 (получение изоамиленов из изопентана). На установках БК и И-2 применяют по два блока с расчетной загрузкой катализатора до 0 т (мощность по изобутилену и изоамиленам до 0 т/год), на ДБ - два блока с загрузкой катализатора до 0 т (мощность по изобутилену до 0 0 т/год). Общее количество используемых катализаторов дегидрирования составляет около 3 0 т/год. При реализации процесса дегидрирования пропана мощностью до 0 0 т/год по пропилену, потребность в микросферическом катализаторе может быть увеличена еще на т/год. Дегидрирование в кипящем слое оформлено в виде непрерывного процесса с реактором и регенератором, для осуществления которого и поддержания высокого выхода олефина микросферический алюмохромовый катализатор должен непрерывно циркулировать в системе реактор-регенератор (рис. Тепло, необходимое для протекания эндотермической реакции, подводится зону реакции горячим регенерированным катализатором [6]. Регенератор и реактор могут быть объединены одной обечайкой или быть раздельными []. На ОАО «Нижнекамскнефтехим» реактор и регенератор расположены на одном уровне, соединенными и-образными трубопроводами (перетоками), по которым транспортируется катализатор. Линейная скорость катализатора в перетоках может достигать 0,5-1,5 м/с. Пройдя через слой кипящего катализатора, поток углеводов, содержащий до мае. Рисунок 1. Для улучшения аэродинамического режима, интенсификации перемешивания и получения устойчивого кипящего слоя [] реактор и регенератор секционированы решетками []. Регенерацию катализатора осуществляют в регенераторе. Регенерированный катализатор вводится в реактор над верхней секционирующей решеткой, а закоксованный выводится с низа реактора и направляется в регенератор [-] по перетоку. Восходящая ветвь перетока из реактора в регенератор подвергается наибольшему эрозионному воздействию, так как закоксованный катализатор тверже свежего [].