Применение псевдобемита и гидраргиллита в качестве компонентов цеолитсодержащих катализаторов облагораживания прямогонных бензиновых фракций нефти
, ,
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт химии нефти СО РАН, Томск
E-mail: *****@***tsc. ru
Псевдобемит, как предшественник оксида алюминия, находит широкое применение в качестве связующего вещества в катализаторах нефтепереработки [1]. Гидраргиллит используют, в основном, при синтезе алюмооксидных носителей для катализаторов процессов дегидрирования парафинов [2] и гидрообессеривания [3].
Целью настоящей работы являлось исследование влияния псевдобемита и гидраргиллита в качестве связующих веществ на активность никельсодержащего цеолита типа пентасил в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти.
Сухим механическим смешением высококремнеземного цеолита (ВКЦ) с наноразмерным порошком никеля из расчета 0,5 масс. % приготовлены образцы Ni-ВКЦ. На их основе получены цеолитсодержащие катализаторы с добавкой псевдобемита и гидраргиллита. Суммарное содержание связующих веществ в катализаторе в пересчете на оксид алюминия составляло 20 и 40 масс. %, а соотношение псевдобемит/гидраргиллит = 1/1.
Каталитическая активность никельсодержащего цеолита и образцов со связующим веществом изучена в процессе превращения прямогонной бензиновой фракции нефти состава (масс. %): н-алканы – 24,6; изоалканы – 31,6; циклоалканы – 35,8; арены – 8,0; октановое число по исследовательскому методу составляло 70 пунктов. Испытания катализаторов проводили на установке проточного типа в интервале температур 300-360 °С, при объемной скорости подачи исходного сырья 2 ч–1 и атмосферном давлении.
В таблице приведены данные по влиянию температуры процесса на состав жидких продуктов превращения прямогонной бензиновой фракции нефти на образцах никельсодержащего цеолита с добавкой псевдобемита и гидраргиллита.
На образце Ni-ВКЦ при температуре реакции 300 °С образуется катализат, в котором содержится близкое количество цикло - и изоалканов, сопоставимое с их концентрацией в исходном сырье. При данной температуре проявляется молекулярно-ситовой эффект катализатора, заключающийся в преобразовании, преимущественно, наиболее низкооктановых компонентов бензиновой фракции – н-алканов, в катализате их количество составило 18,1 % по сравнению с 24,6 % в исходном прямогонном бензине. С ростом температуры процесса до 320 °С увеличивается образование алканов изостроения и ароматических углеводородов, а при 340 и 360 °С – только ароматических углеводородов. Содержание алкенов в катализатах незначительно и, как правило, не превышает 1 %, что свидетельствует о стабильности полученных бензинов. Октановое число катализатов увеличивается с 84 при 300°С до 94 пунктов при 360 °С, а их выход при этих температурах составляет соответственно 76 и 52 %.
При добавлении к образцу Ni-ВКЦ псевдобемита и гидраргиллита его активность снижается с ростом содержания оксида алюминия в катализаторе. Во всем температурном интервале увеличивается выход катализатов с одновременным незначительным снижением их октановых чисел за счет уменьшения доли ароматических углеводородов. Так, по сравнению с Ni-ВКЦ для катализаторов с 20 и 40 масс. % оксида алюминия при 300 °С выход катализата увеличивается на 11 и 21 % соответственно, их октановые числа снижаются на 6 и 5 пунктов, доля алканов изостроения возрастает на 2,8 %, а аренов – уменьшается на 4,2 %. Дальнейшее повышение температуры процесса до 360 °С способствует увеличению выхода бензинов по сравнению с Ni-ВКЦ на 8 и 30 % для Ni-ВКЦ/20 % Al2O3 и Ni-ВКЦ/40 % Al2O3, концентрации изоалканов – на 5,1 и 8,8 %, а также снижению октановых чисел на 3 и 10 пунктов, уменьшению содержания аренов – на 11,2 и 26,1 %, соответственно.
Таблица. Влияние температуры процесса на состав жидких продуктов превращения прямогонной бензиновой фракции нефти на цеолитсодержащих катализаторах
Продукты, масс. % | Температура процесса, °С | |||
300 | 320 | 340 | 360 | |
Ni-ВКЦ | ||||
Н-алканы Изоалканы Арены Циклоалканы Алкены | 18,1 33,9 12,6 34,3 1,1 | 14,3 34,9 18,4 31,6 0,8 | 9,3 32,6 27,2 30,1 0,8 | 6,4 27,7 39,9 25,4 0,6 |
Выход катализата, % | 76 | 74 | 62 | 52 |
Октановое число | 84 | 87 | 89 | 94 |
Ni-ВКЦ/20 % Al2O3 | ||||
Н-алканы Изоалканы Арены Циклоалканы Алкены | 16,9 36,7 8,4 37,2 0,8 | 16,1 36,8 9,2 36,9 1,0 | 12,4 35,8 16,9 34,2 0,7 | 6,7 32,8 28,7 31,4 0,4 |
Выход катализата, % | 87 | 82 | 75 | 60 |
Октановое число | 78 | 81 | 86 | 91 |
Ni-ВКЦ/40 % Al2O3 | ||||
Н-алканы Изоалканы Арены Циклоалканы Алкены | 17,0 36,7 8,5 37,0 0,8 | 16,8 37,0 10,0 35,5 0,7 | 15,1 35,8 13,3 34,9 0,9 | 14,0 36,5 13,8 35,0 0,7 |
Выход катализата, % | 97 | 96 | 88 | 82 |
Октановое число | 79 | 81 | 82 | 84 |
Таким образом, использование в качестве связующих веществ смеси псевдобемита и гидраргиллита приводит к снижению ароматизирующей активности никельсодержащего цеолита типа пентасил и повышению выхода целевого продукта. Важной особенностью при этом является то, что уменьшения в катализате концентрации высокооктановых компонентов – изоалканов, не происходит, что позволяет получать бензин с высоким октановым числом.
Литература:
[1] , , // Нефтепереработка и нефтехимия. 2016. № 1. С. 13.
[2] , , // Вестник Казанского технологического университета. 2009. № 4. С. 62.
[3] Чукин оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакций. - М.: Типография Паладин, , 2010. 288 с.
