Получение и применение каталитических мембран дегидрирования пропана

• Автор: Стрельцов, Станислав Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.07, 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные технологии переработки углеводородного сырья для получения пропилена и водорода

1.2. Мембранные каталитические реакторы

1.3. Методы получения каталитически активных мембран

1.4. Химическое осаждение из газовой фазы

Выводы

2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Материалы

2.2. Методика получения каталитически активных мембран

2.2.1. Выщелачивание мембран
2.2.2. Осаждение металлического молибдена на пористую подложку
СТметодом
2.2.3. Получение активной формы катализатора
2.4. Методика определения открытой пористости
2.5. Методика измерения удельного электрического сопротивления слоя молибдена
2.6. Методика исследования мембран сканирующей электронной микроскопией
2.7. Методика хроматографического анализа газов
2.8. Методика изучения каталитической активности и кинетики процесса
дегидрирования пропана
3. ПОЛУЧЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ МЕМБРАН
3.1. Влияние конструкции реактора
3.2. Влияние линейной скорости газовой среды
3.3. Влияние температуры подложки
3.4. Продолжительность осаждения и однородность осадка
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ, ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ МЕМБРАН. КИНЕТИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИ ПРОЦЕССА ДЕГИДРИРОВАНИЯ ПРОПАНА
4.1. Условия проведения процесса дегидрирования пропана
4.2. Термодинамика процесса
4.3. Дегидрирование пропана в реакторе с неподвижным слоем катализа
тора. Определение каталитических свойств мембран
4.4. Дегидрирование пропана в мембранном каталитическом реакторе
4.5. Кинетическое моделирование процесса дегидрирования пропана
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Апробация результатов. Основные положения и результаты исследования диссертационной работы были представлены на научно-практической конференции "Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых" (г. Санкт-Петербург, г. Всероссийской научной конференции "Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения" (г. Самара, г. XIX Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологии" (г. Воронеж, г. International Congress of Chemical and Process Engineering (Praha, г), Международной конференции по химической технологии (г. Москва, г. VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (НТТМ-) (г. Москва, г. Энергичное развитие человеческого общества во второй половине XX столетия было связано со значительным потреблением нефти и газа в качестве источников энергии и сырьевых материалов []. Также в этот период возрос спрос на олефины, среди которых можно выделить, например, пропилен, что было связано с расширением областей их применения и увеличением мощностей их производства. К сожалению, природные ресурсы и ископаемые не содержат олефины, и состоят главным образом из насыщенных или ароматических углеводородов. Производство олефинов требует сложных и дорогостоящих технологий, для внедрения и использования которых необходимы значительные инвестиции и энергетические затраты. Начиная с -х годов XX века, основными способами получения пропилена традиционно являлись - паровой и каталитический крекинг углеводородов, в которых он является побочным продуктом. В последние годы увеличения мощности таких процессов не происходит, поэтому при существующих темпах потребления пропилена, они уже не могут удовлетворять возрастающий спрос на этот продукт. В настоящее время в качестве основных источников покрытия существующего дефицита пропилена рассматривают природный и попутный газы, а также газы, образующиеся при переработке нефти. Начиная с -х годов XX века, были усовершенствованы существующие технологии получения пропилена по реакции дегидрирования пропана. Эти технологии основаны на неокислительном дегидрировании пропана с использованием в качестве катализаторов благородных металлов и оксидов хрома. В таких технологиях возможно достигать значений степени превращения пропана -% и селективности по пропилену -% уже за один проход при температуре 0°С-0°С. Тем не менее, производство пропилена из пропана по-прежнему остается производством с высокими капитальными и эксплуатационными затратами. Хорошей альтернативой существующим технологиям может быть использование каталитически активных мембран в мембранном каталитическом реакторе, - аппарате, который совмещает химическую реакцию и мембранное разделение. Разработки этого направления, как в России, так и за рубежом находятся пока на лабораторном уровне, а их развитие сдерживается отсутствием мембран для мембранных каталитических реакторов. Следствием этого является отсутствие сведений, необходимых для конструирования даже пилотных установок. Рост цен на нефть и продукты ее переработки заставляют исследователей из разных стран обращать пристальное внимание на углеводородные газы различного происхождения. В первую очередь речь идет об этане и пропане, продукты переработки которых являются сырьем для получения современных полимерных материалов, производящихся в огромных объемах. Пропилен один из ключевых элементов нефтехимии, который используется в качестве сырья для производства различных полимеров и их производных. Основными производными пропилена являются полипропилен, акрило-нитрил, оксид пропилена, акриловая кислота и пр. По оценке специалистов [], мировое потребление пропилена выросло с ,4 млн. Однако уже в настоящее время, спрос на пропилен превышает предложение. В настоящее время основным источником получения пропилена является паровой крекинг этана и различные процессы переработки попутных газов, для которых он является побочным продуктом. Альтернативной промышленной технологией, направленной на целевое получение пропилена является дегидрирование пропана.