Введение к работе
Актуальность темы. Расширение сырьевой базы для получения ароматических углеводородов (АрУ) за счет вовлечения в переработку углеводородов с числом атомов углерода меньше шести весьма перспективно и привлекает пристальное внимание исследователей уже не одно десятилетие.
Согласно многочисленным литературным данным для этого процесса наиболее эффективны бифункциональные пентасилсодержащие катализаторы, на поверхности которых присутствуют кислотные центры, характерные для самого цеолита, а также дегидрирующие центры, возникающие при введении в катализатор промотирующей добавки. Следовательно, для направленного конструирования новых каталитических систем ароматизации углеводородов Сг-С* необходимо уметь управлять концентрацией различных типов центров. Факторы, позволяющие осуществлять такое управление, в принципе, известны. Однако при переходе к конкретным каталитическим системам предсказать степень влияния этих факторов, особенно на количественном уровне, обычно не удается и требуется проведение специальных исследований. Это определяет актуальность работы, в которой рассматриваются вопросы регулирования кислотных и каталитических свойств катализаторов на основе цеолита ЦВМ, являющегося в настоящее время единственным СВК-цеолитом, выпускаемым отечественной промышленностью.
Работа выполнена в рамках межвузовской научно-технической программы Госкомитета РФ по высшему образованию "Поисковые и прикладные проблемы глубокой переработки нефти, газа и угля" (Приказ ПС РФ по высшему образованию №124 от 06.11.1992 г.)
Цель работы. Изучение влияния состава, условий приготовления и последующих обработок на концентрацию и силу кислотных центров каталитических систем на основе ЦВМ. Исследование взаимосвязи между кислотными и каталитическими свойствами этих систем. Разработка на основе полученных результатов эффективных пентасилсодержащих катализаторов ароматизации алифатических углеводородов С2-С4.
Основные задачи исследования:
-исследование влияния соотношения компонентов в системе НЦВМ/оксид алюминия на ее кислотные и каталитические свойства;
-изучение влияния типа, содержания промотора и условий его введения на кислотные и каталитические свойства системы НЦВМ/оксид алюминия;
-исследование влияния условий термохимической обработки (состав газовой среды, температура и продолжительность) на физико-химические и каталитические свойства бифункционального катализатора на основе ЦВМ;
-изучение закономерностей ароматизации алифатических углеводородов С2-С4 в зависимости от условий проведения процесса.
Научная новизна. Проведены систематические исследования по влиянию степени декатионирования цеолита, содержания отдельных компонентов, условий введения промотора и последующей термообработки на кислотные и каталитические свойства композиций НЦВМ/у-АЬОз/промотор (катионы Zn2+ и Ga3+) в превращении углеводородов С2-С4. Показано, что варьируя содержание отдельных компонентов и условия термохимической обработки можно изменять в несколько раз концентрацию бренстедовских (В -) центров, характерных для декатиониро-ванной формы ЦВМ, а также лыоисовских (L -) центров, обусловленных присутствием в катализаторе катионов промотора.
Для системы НЦВМ/у-АЬОз/промотор впервые установлено, что при длительной (не менее 4 ч) термообработке в атмосфере воздуха при 650 С и выше наблюдается не только дегидроксилирование поверхности цеолита, но и частичное деалюминирование каркаса цеолита, приводящее к разрушению сильных В-центров и полной дезактивации композиций, указанных выше, в ароматизации Сг-С4.
Обнаружено, что в присутствии систем НЦВМ/у-АЮз/промотор (Zn2+, Ga3+ и Сг3+) независимо от их состава и условий приготовления основные направления превращения углеводородов близки. В то же время выходы основных продуктов реакций (Ш, СН4, СгНб, АрУ Сб - С9+) могут изменяться от нескольких до десятков процентов. ,
Практическая ценность. Совместно с АО "АНХК" обоснован состав катализатора ароматизации нефтезаводских газов на основе пентасила марки ЦВМ , отработаны отдельные элементы технологии его получения и наработана опытная партия. На основании пилотных испытаний определены значения режимных параметров, обеспечивающих максимальный выход АрУ Сб-С8, и выданы рекомендации по созданию опытной установки в АО "НОВОИЛ" и проведению на ней испытаний.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на республиканской научно-технической конференции студентов, аспирантов, молодых учетах и специалистов "Химия, нефтехимия и нефтепереработка" (Уфа, 1993), седьмой международной' конференции по химическим реактивам РЕАКТИВ-94 (Уфа-Москва, 1994), восьмой международной конференции по химическим реактивам РЕАКТИВ-95 (Уфа-Москва, 1995), Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" (Уфа, 1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей и тезисы 5 докладов на конференциях.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы. Работа изложена на 118 страницах, включает 36 рисунков, 13 таблиц, 115 наименований библиографии.
