Важнейшие фундаментальные и прикладные разработки 2006 г

Важнейшие фундаментальные и прикладные разработки 2006 г.

Бицеолитные катализаторы глубокого каталитического крекинга

Созданы научные основы разработки бицеолитных катализаторов глубокого каталитического крекинга на основе цеолита ZSM-5 и ультрастабильного цеолита Y, которые могут быть использованы для получения максимального выхода олефинов С2 – С4 как сырья для нефтехимической промышленности.

Получение при крекинге максимального выхода олефинов С2 – С4 возможно при увеличении крекирующей функции катализатора и низком вкладе реакций перераспределения водорода в суммарные превращения нефтяных фракций. Содержание олефиновых углеводородов в газовых фракциях при использовании новых бицеолитных катализаторов, в сравнении с ранее разработанным и внедренным катализатором ЛЮКС-1, значительно увеличивается, особенно в бутан – бутиленовой фракции (с 46 до 86 % масс.). Бутилены являются основным сырьем для получения высокооктанового алкилата как экологически чистого компонента товарных бензинов. Меняя соотношение в содержании различного типа цеолитов в бицеолитном катализаторе, можно варьировать состав получаемых продуктов в широких пределах. Сырье – тяжелый вакуумный газойль с температурами кипения в диапазоне 350-580 С.

Лаборатория синтеза моторных топлив, к. т.н.

Матричный синтез пористых углеродных материалов

Методом матричного синтеза получены мезо-макропористые углерод-минеральные и углеродные материалы на основе мезо - и макропористых минеральных матриц – диатомита, мезопористых молекулярных сит (MMS) и гидротальцита ТГ-24. Синтез осуществлялся путем осаждения из газовой фазы пиролитического углерода в пористую структуру минеральных матриц и последующего удаления минеральной матрицы концентрированными кислотами (НF, HCl, H2SO4 и др.) или их водными растворами. У образующегося «ажурного» пористого углеродного материала (АПУ), синтезированного на основе диатомита, в сравнении с показателям исходной матрицы, несколько снижаются средний размер пор (с 2476 до 1580 Å), возрастает в ~8-12 раз (с 0,457 до 4-5,5 см3/г при 2,5-12 % С) объем пор и в ~ 20 раз (с 18 до 425 м2/г) удельная поверхность. Прочность углеродного материала остается на уровне прочности исходной матрицы.

Для материалов на основе MMS-структуры также существенно возрастет объем пор, удельная поверхность (SБЭТ), однако существенно изменяется характер распределения пор по размерам. Появляется значительный объем крупных мезо - и макропор (от 0,3 до 0,6 см3/г), значительно превышающих размер пор в исходной матрице. В тоже время, судя по высоким значениям удельной поверхности (918-м2/г), сохраняется высокий объем мелких мезопор, характерных для исходной минеральной матицы. Для АПУ на основе гидротальцита отмечено также увеличение суммарного объема пор 0,56 до 0,89 см3/г при сохранении бимодального распределения пор при увеличении объема мелких мезопор (R =33-43 А ) с 0,03 до 0,24 см3/г.

Лаборатория каталитических превращений углеводородов,

чл.-корр. РАН , д. х.н.

Циклические способы выделения водорода из метан-водородных смесей

Предложен новый способ выделения водорода из его смесей с углеводородными газами (СН4) – "каталитический" PSA (Pressure Swing Adsorption) процесс. Сущность способа заключается в организации циклического процесса сопряженных реакций гидрирования/дегидрирования ароматических соединений. В этом случае поглощение и выделение водорода происходит в результате смещения равновесного состояния реакций гидрирования/дегидрирования под воздействием изменения давления при постоянной температуре. Например, повышение давления приводит к гидрированию антрацена до пергидроантрацна, а снижение давления - к дегидрированию пергидроантрацена с выделением водорода.

В предложенном "каталитическом" PSA процессе выделение водорода происходит на композиционном сорбенте, включающем три компонента – носитель (матрицу), на который нанесены катализатор и рабочее тело, способное химически связывать водород (например, антрацен).

В известных адсорбционных PSA-процессах, где выделение водорода осуществляется, главным образом, на микропористых сорбентах (цеолитах или активных углях), удельная эффективность выделения водорода достигает 0,3-3,4 г Н2/кг сорбента в мин. В предложенном каталитическом PSA–процессе удельная эффективность может достигать 9,4 г Н2/кг сорбента в мин.

Лаборатория каталитических превращений углеводородов,

чл.-корр. РАН , д. х.н.

Результаты практической реализации

Регулирование состояния платины в катализаторах риформинга

Получены данные о возможности регулирования состояния платины в алюмоплатиновых катализаторах риформинга путем воздействия на дефектность поверхности оксида алюминия. Разработаны приемы приготовления Al2O3 с повышенной концентрацией поверхностных дефектов. Критериями дефектности служит истинная (пикнометрическая) плотность, данные ИК–спектрометрии ОН–групп и адсорбированного СО. Найдено, что дефектность Al2O3 увеличивается в процессе термического разложения основных солей алюминия (оксалаты) в процессе фазового перехода AlOOH→γ-Al2O3 при 300-450оС.

При этом установлено снижение истинной плотности от 3,17 до 2,95 г/см3, а также увеличение поверхностной концентрации терминальных ОН-групп с пентакоординированными катионами Al (3775 см-1) и сильных центров Льюиса (2190 см-1). В процессе нанесения платины на оксид алюминия наблюдаются эффекты взаимодействия металл–поверхностные дефекты, которые обуславливают увеличение доли ионных форм платины (от 46 до 90 % отн.) и общей дисперсности металла (до 100%). Изучение каталитических свойств данных катализаторов показало, что основным превращением н-алканов являются реакции изомеризации (460-480оС) и дегидроциклизации (480-520оС). С использованием полученных данных разработаны приемы приготовления Pt-Re/Zr-Al2O3 катализаторов с преимущественным (>90%) содержанием Ptσ –центров, обладающих повышенными активностью и селективностью ароматизации парафинов.

Результаты использованы для разработки новой промышленной марки катализатора риформинга RU-125. Головная партия нового катализатора (32,5 тонны) выпущена в октябре 2006 года в катализаторы» ТНК-ВР.

Лаборатория синтеза моторных топлив, д. х.н. А..С. Белый

2.  Новые модификации катализаторов крекинга тяжелого нефтяного сырья для получения высокооктановых компонентов бензина и сырья для нефтехимии

Продолжены работы по усовершенствованию, внедрению и сопровождению эксплуатации катализаторов крекинга марок ЛЮКС-1 и ЛЮКС-2, предназначенных для превращения тяжелого нефтяного сырья в высокооктановый компонент автобензина и для получения сырья для нефтехимической продукции.

Катализаторы разработаны на основе ультрастабильного цеолита типа Y и характеризуются существенным увеличением показателей:

–  Выход бензиновой фракции увеличился с 52.6% до 57% масс.

–  Октановое число по исследовательскому методу увеличилось с 90.8 до 92.8 пункта.

–  Увеличение отбора бензиновой фракции достигнуто за счет высокой селективности превращения сырья с 76¸78% до 83¸84%.

На катализаторном производстве -Омский НПЗ» произведено более 5 тысяч тонн катализаторов, которые эксплуатируются на установках КТ-1/1 мощностью 2 млн. тонн и 43-103 мощностью 1,5 млн тонн по сырью.

Лаборатория синтеза моторных топлив, д. х.н. , к. т.н.

Нанопористые углеродные материалы нового поколения

Разработана технология и осуществлен синтез нанопористых углеродных материалов нового поколения с повышенной стойкостью к окислителям и агрессивным средам, отличающихся от пористого материала Сибунит в том числе, параметрами пористой структуры, регулируемыми в широком интервале (размеры пор от 100 до 1000 Å). Получены образцы нового материала с удельной поверхностью выше 500 м2/г и механической прочностью выше 1000 Н/см2 (для Сибунита 300-400 м2/г и 500-800 Н/см2 соответственно).

Создана опытная демонстрационная установка получения нанопористых углеродных носителей для катализаторов мощностью 50 т/год и разработаны исходные данные для создания опытно-промышленной установки мощностью 2000 т/год. Наработаны опытные (2 тонны) партии новых нанопористых углеродных материалов как носителей для катализаторов олигомеризации α – метилстирола, гидрохлорирования метанола, гидрирования жирных кислот, которые по результатам испытаний рекомендованы для замены существующих.

Лаборатория синтеза функциональных углеродных материалов, к. т.н.