Исследование превращений высокомолекулярных нефтяных компонентов в присутствии катализаторов на основе цеолитов и нанопорошков металлов (стр. 4 )

Итак, на основании полученных экспериментальных результатов можно заключить, что добавка НРП Ni к нефти способствует дегидрированию и деструкции высокомолекулярных компонентов при ее крекинге, а также снижает скорость реакции поликонденсации, приводящей к образованию коксовых отложений.

В четвертой главе представлены результаты исследований превращения тяжелой нефти и ее высокомолекулярных соединений – смол и асфальтенов – в присутствии цеолитов различного структурного типа – ZSM-5, морденит (М), Y, b, и цеолита Y, модифицированного НРП Ni.

Из приведенных в табл. 5 данных видно, что в процессе крекинга нефти в отсутствии и присутствии цеолитных катализаторов образуются газообразные и жидкие продукты (легкий и средний дистиллят), а также остаток (фракция >350 °С).

Таблица 5 – Фракционный состав исходной нефти и продуктов ее крекинга в отсутствии и присутствии цеолитов*

Образцы	Количество катализатора, % мас.	Продолжи-тельность процесса, мин	Содержание, мас. %:
газа	кокса	фракций, °С
нк-200	200-350	>350
Нефть исх.	–	–	–	–	5,0	28,0	67,0
Продукты крекинга нефти:
без добавки	–	60	6,7	2,0	13,5	33,2	44,6
без добавки	–	120	7,8	10,5	34,6	22,1	25,0
с HZSM-5	10,0	60	7,0	2,0	14,5	35,5	41,0
с HM	2,0	1,7	15,5	36,2	44,6
с Нb	4,0	1,5	15,0	34,0	45,5
с HY	4,2	1,0	17,0	37,2	40,6
Примечания: *HZSM-5 – цеолит типа пентасила в Н-форме, HM – морденит в Н-форме, b – цеолит типа Бета в Н-форме, HY – цеолит Y в Н-форме

При термокрекинге нефти в течение 60 мин происходит увеличение выхода светлых фракций, а с повышением времени термообработки до 120 мин наблюдается значительный рост выхода бензиновой фракции и побочных продуктов – газа и кокса (7,8 и 10,5 %, соответственно). Наибольшее количество легкого (17,0 %) и среднего дистиллята (37,2 %) и незначительное количество побочных продуктов содержится в жидком продукте крекинга нефти, полученном в присутствии цеолита HY в течение 60 мин реакции.

Сравнительно низкая активность цеолитов типа ZSM-5, морденита и b в процессе крекинга нефти обусловлена, по-видимому, относительно небольшим диаметром их пор (соответственно: 5,5; 5,6; 6,5 Å), в которые не могут проникнуть крупные молекулы углеводородов исходного сырья, в результате уменьшается доля доступной активной поверхности цеолитных катализаторов. Использование в процессе крекинга нефти цеолита типа HY позволяет получить наибольший выход светлых фракций и наименьший выход побочных продуктов – газа и кокса, что связано с более высоким диаметром его пор (7,4 Å) и, следовательно, доступностью части объемных активных центров этого цеолита для высокомолекулярных компонентов нефтяного сырья.

Добавка к нефти различного количества цеолита HY приводит в процессе ее крекинга к изменению выхода светлых фракций, газа и кокса (табл. 6). Так, при содержании в нефти 1,0-5,0 % цеолита наблюдается наибольший выход бензиновой фракции, газа и кокса, а при его содержании 7,0-10,0 % – наибольший выход дизельной фракции и наименьший выход газа и кокса. Наибольшее количество светлых фракций (55,2 %) и сравнительно низкое количество газа и кокса образуется при добавке к нефти 7,0 % цеолита HY и продолжительности времени реакции 60 мин. Сравнение продуктов крекинга нефти при добавке 7,0 % цеолита HY и продолжительности процесса 60 и 120 мин показывает, что увеличение времени реакции приводит к существенному росту образования побочных продуктов – газа (25,0 %) и кокса (29,0 %), и уменьшению выхода светлых фракций (36,2 %).

Таблица 6 – Выход продуктов крекинга нефти в присутствии различного количества цеолита HY

Содержание цеолита, % мас.	Продолжитель-ность процесса, мин	Выход, мас. %:
газа	кокса	фракций, °С
нк-200	200-350	>350
–	60	6,7	2,0	13,5	33,2	44,6
1,0	60	13,0	16,0	31,5	18,2	21,3
3,0	60	10,6	15,8	32,0	18,9	22,7
5,0	60	8,5	16,5	33,5	19,8	21,7
7,0	60	2,5	2,5	23,9	31,3	39,8
9,0	60	2,5	2,0	22,5	27,5	45,5
10,0	60	4,2	1,0	17,0	37,2	40,6
–	120	7,8	10,5	34,6	22,1	25,0
7,0	120	25,0	29,0	26,1	10,1	9,8

На рис. 5 приведен вещественный состав исходной нефти и продуктов ее термического и каталитического крекинга при продолжительности процесса 60 и 120 мин. Содержание масел в жидком продукте термического и каталитического крекинга увеличивается, а количество смол и асфальтенов уменьшается по сравнению с их содержанием в исходной нефти.