Введение к работе
Актуальность проблемы. Углубление переработки нефти является одной из важнейших задач нефтеперерабатывающей промышленности. Среди ряда проблем углубления переработки нефти большое значение имеет производство водорода и водородсодержащего газа, производство технического углерода, каталитический пиролиз нефтепродуктов. Основой всех этих процессов является деструкция молекул исходного сырья. Каталитические процессы деструкции углеводородного сырья с образованием водорода или непредельных углеводородов неизменно сопровождаются образованием углеродных отложений на поверхности и в объеме частиц катализатора. Это приводит к изменению активности и селективности последнего.
Освоенное в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах производство водорода каталитической конверсией углеводородов при температуре 700-900 С требует значительных энергозатрат и связано с трудностями эксплуатации оборудования при высокой температуре. Кроме этого водородсодержащий газ, получаемый на этих установках, содержит окислы углерода.
Технический углерод на НПЗ получают путем сжигания углеводородного сырья при недостатке воздуха в специальных горелках, печах или путем термического разложения углеводородного сырья без доступа воздуха. В качестве сырья используют природный газ или нефтяное и каменноугольное масло. Таким образом, существующие процессы получения технического углерода также являются высокотемпературными и требуют специальной подготовки сырья.
Комбинирование производств волокнистого углеродного вещества и водород- или олефинсодержащего газа из сернистых, молоиспользуемых нефтепродуктов позволило бы снизить расходы энергии, а также сэкономить огромные ресурсы более ценного углеводородного сырья.
4 Комплексное изучение как процесса одновременного получения
волокнистого углеродного вещества и водорода, так и получения
олефинсодержащего газа с последующей утилизацией образующегося на
катализаторе углеродного вещества, направленное на установление общих
закономерностей процесса, поиск оптимальных условий их проведения, а
также разработка технологии, основанной на использовании недефицитного
углеводородного сырья, являются актуальной и практически важной
проблемой.
Работа выполнена в соответствии с инновационной научно-технической программой Министерства науки, высшей школы и технической политики РФ "Глубокая переработка нефти, газа, торфа, угля" (приказ Госкомвуза РФ по высшему образованию N 124 от 06.11.92).
Цель работы. Разработка и оптимизация термокаталитического процесса получения волокнистого углеродного вещества, водорода и олефинов Сг - С4 из нефтепродуктов, и изыскание новых перспективных областей практического применения волокнистого углерода.
Научная новизна. Уточнен ряд закономерностей термокаталитического разложения углеводородов в присутствии соли никеля и промышленного (ГО-117) катализаторов. Методом ЭПР установлено, что при 525...550С образуется углеродное вещество с наиболее упорядоченной структурой. В результате исследований установлено влияние кислородсодержащих добавок в углеводородное сырье на выход и состав продуктов термокаталитического разложения нефтепродуктов. Предложен способ получения термической сажи с добавкой кислородсодержащего продукта (1-бутанол), что повышает выход сажи, улучшает прочностные и электропроводные свойства армирующих наполнителей в полимерных материалах за счет более развитой поверхности получаемого углеродного материала.
5 Практическое значение работы. По результатам исследований
предложена схема каталитического процесса одновременного получения
волокнистого углеродного вещества, технического водорода и олефинов
Сг - С*. Волокнистый углерод испытал в качестве армирующего
наполнителя полимерных композиционных материалов. Применение
волокнистого углерода позволяет улучшить физико-механические,
прочностные свойства и термическую стабильность композиционных
материалов.
Апробация работы. Основные материалы работы докладывались и были опубликованы на первом съезде химиков, нефтехимиков, нефтепереработчиков и работников промстройматериалов РБ (Уфа, 1992 год); межвузовских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 1994,1995,1996 год).
Публикации. По теме диссертации опубликовано девять статей, пять тезисов докладов, получено положительное решение по заявке на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, описание методик экспериментов, результаты и их обсуждение, и выводов. Работа изложена на 161 страницах машинописного текста и содержит 30 рисунков, 14 таблиц, 4 приложения. Список литературы включает 132 библиографических источника.
