Каталитическая ароматизация попутных и нефтезаводских газов

• Автор: Курмаев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ПКНТАСИЛСОДЕРЖЛЩИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ АРОМАТИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ

1.1 Структура и активные центры нентасилов

1.2 Природа активных центров и методы регулирования их свойств

1.2.1 Природа активных центров

1.2.2 Методырегулирования концентрации активных центров

1.3 Каталитические свойства

1.3.1 Ароматизация углеводородов С1С2

1.3.2 Ароматизация углеводородов С3С4

1.4 Механизм ароматизации углеводородов на

пентасилсодержащих катализаторах
1.5 Применение катализаторов на основе пентасилов
в технологических процессах
1.6 Постановка задач и этапы их решения
Глава 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Используемые реактивы и каталитические композиции
2.1.1 Реактивы
2.1.2 Методика приготовления цеолита ЦВМ
2.1.3 Методика приготовления композиций ЦВМуА
2.1.4 Методика введения промотора в цеолит НЦВМ и в композиции НЦВМуА0з
2.2 Методы анализа катализаторов
2.2.1 Адсорбция и термопрограммированная десорбция.ТПД аммиака
2.2.2 Методика исследования каталитических свойств
2.3 Методы анализа продуктов реакции
2.3.1 Анализ состава сырья и газопродуктов
2.3.2 Анализ содержания водорода в газопродукте
2.3.3 Анализ состава жидких продуктов катализата
Глава 3 ИЗУЧЕНИЕ КИСЛОТНЫХ СВОЙСТВ
КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ЦВМ
3.1. Кислотные свойства пентасила ЦВМ
3.2 Кислотные свойства композиций НЦВМоксид алюминия
3.3 Кислотные свойства композиций
НЦВМоксид алюминия промотор
Глава 4 КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ЦВМ В ПРЕВРАЩЕНИЯХ УГЛЕВОДОРОДОВ С3С
4.1 Превращение олефинов С2С4
4.2 Превращение парафинов С2 С4
4.3 Технологический комплекс ароматизации пропанбутановой фракции
4.3.1 Технологическая установка Ароматизации пропанбутанговой фракции
4.3.2 Реакторный блок с реактором трубчатого типа, с теплоносителем в межтрубном пространстве
4.3.3 Реакторный блок с многоуровневым промежуточным электроподогревом
4.3.4 Блок ректификации продуктов ароматизации ПБФ
4.3.5 Режимы регенерации катализатора
4.4 Мини теплоэлектростанция лицензиар ЗАО
Интехэнергоресурс
4.5 Расчет экономической эффективности технологического процесса ароматизации пропанбутановой фракции
4.5.1 Финансовые затраты на сооружение пилотной установки ароматизации пропанбутановой фракции
4.5.2 Расчет себестоимости процессинга
4.5.3 Расчет доходов
Основные выводы
Список литературы


Пятичленные кольца соединяются в ячейки, состоящие из восьми таких колец, и образуют цепочки, которые объединены в слои. Каждая цепочка в слое представляет собой зеркальное отображение соседней. Ионы алюминия занимают особое положение в кристаллической решетке цеолитов. Они изоморфно замещают в каркасе ионы кремния, но имеют тетраэдрическую координацию по отношению к ионам кислорода. Вследствие этого координационное число и валентность алюминия не совпадают, что приводит к появлению избыточного отрицательного заряда на алтомо-кислородном тетраэдре АЮ/ . Этот заряд может быть компенсирован либо катионом металла, либо протоном (в декатионированных формах цеолита). ИК-спектроскопическое исследование позволило установить, что они являются сильными бренстедовскими кислотными центрами (В-центрами, БКЦ), обладающими протонодонорными свойствами. Кроме изолированных мостиковых гидроксилов пентасилы содержат мостиковые группы ОН, образующие прочную водородную связь с решеточным ионом кислорода. Концентрация их может достигать % от общего числа групп ОН. К тому же эти группы обладают необычными свойствами: при комнатной температуре они способны взаимодействовать с адсорбированными молекулами парафинов, а при повышенных температурах переходят в изолированное состояние [,]. Согласно [], гидроксилы такого типа должны обладать более сильными протонодонорными свойствами, чем В-цснтры. Цеолиты содержат также апротонные, или льюисовские кислотные центры (Ь-центры, ЛКЦ), обладающие электроноакцепторными свойствами. При дегидроксилировании водородных форм цеолитов образуются тетраэдры АЮ4" , лишенные протона, компенсирующего их заряд, которые обладают свойствами основания Льюиса. Наряду с кислотными центрами различной природы в цеолитах присутствуют окислительно-восстановительные центры []. Бренстедовские кислотные центры пентасилов в результате высокотемпературной обработки (выше 0 °С) могут превращаться в центры другого типа []. При взаимодействии таких центров с органическими молекулами, способными к ионизации, могут образовываться катион-радикалы. Каталитические свойства пентасилов, как и цеолитов других типов, в реакциях превращения углеводородов связывают с наличием на поверхности кислотных центров [7, , ]. Кислотные свойства пентасилов проявляются в способности ионизировать молекулы реагентов посредством передачи им протона, отрыва гидрид-иона или переноса электронов. А1=), которые являются сильными бренстедовскими кислотными центрами, и терминальные силанольные гидроксильные группы, аналогичные группам силикагеля [, , ]. Пснтасилы также содержат льюисовские кислотные центры, обладающие электроноакцепторными свойствами. Согласно- [, ], на поверхности декатионированных пентасилов формируются ЛКЦ трех типов: одни из них представляют собой решетчатые координационноненасыщенные атомы алюминия, другие - такие же атомы кремния, и, наконец, третьи содержат внерешетчатые атомы алюминия. Предполагают [, , ], что центрами, определяющими каталитическую активность Н-форм пентасилов в ароматизации алифатических углеводородов, являются сильные БКЦ, на которых протекают реакции крекинга, олигомеризации и ароматизации олигомерных структур. В то же время- не исключается участие на определенных стадиях ЛКЦ. Сильные БКЦ характерны как для декатионированных форм пентасилов, так и для других типов цеолитов, например морденитов [9, ], но лишь пентасилы работают стабильно в процессе ароматизации углеводородов. В [,] стабильность этих центров к процессу коксообразо-вания объяснена тем, что благодаря малым размерам цеолитных каналов в них невозможен синтез конденсированных структур, являющихся предшественниками кокса (геометрический фактор). Однако такие представления не объясняют причин зависимости стабильности каталитического действия от общего содержания алюминия в ряду цеолитов с одинаковыми геометрическими структурами []. В работе [] изучена ароматизация н-бутана в интервале температур 0 . С в присутствии катализаторов на основе Н-форм морденита, эрионита и М-5, а также этих же цеолитов, промотированных цинком или галлием.