Технология переработки углеводородного сырья (стр. 5 )

ІІ. Методы нанесения. Эти методы основаны на введении в заранее приготовленный пористый носитель определнной формы и размера и закреплении на его поверхности исходного вещества – предшественника активного компонента. Они относятся к числу конденсационных методов. Нанесение осуществляется как из газовой, так и из жидкой среды. Последний подход, который часто называют методом пропитки, с последующими стадиями сушки и термообработки, нашел наибольшее практическое применение. Имеющиеся теоретические и экспериментальные подходы позволяют надежно регулировать дисперсность активного компонента. Получение катализаторов нанесением активного компонента на носитель обладает рядом преимуществ по сравнению с другими: относительной простотой, меньшим количеством вредных отходов и более эффективным использованием активного компонента.

ІІІ. Методы, основанные на механическом смешении компонентов

У всех катализаторов этого типа на одной из начальных ста­дий производства компоненты механически смешивают друг с дру­гом. В процессе приготовления катализатора возможно образова­ние твердых растворов, химических соединений, многофазных систем. Различают сухой и мокрый способы смешения.

Смешение сухих компонентов производят с одновременным увлажнением образовавшейся смеси, что необходимо для полу­чения при последующей формовке прочных гранул. При таком способе смешения реагенты недостаточно равномерно распреде­ляются по объему зерна. Общая технологическая схема приготовления контактных масс методом сухого смешения включает последовательный ряд основных операций (схема 2).

Схема 2. Получение контактных масс смешением сухих компонентов

Измельчение исходных материалов в значительной степени определяет однородность контактной массы. Процессы измельче­ния условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Однородность возрастает со степенью измельчения я исходных материалов:

Смешение компонентов является основной технологической стадией процесса. В значительной степени оно определяет глу­бину взаимодействия между компонентами. Последняя обуслов­лена дисперсностью оксидов, их природой, соотношением компо­нентов, плотностью прессования, составом окружающей среды, температурой прокаливания.

І?. Методы, базирующиеся на термическом разложении исходных веществ

Стадия термообработки является важнейшей стадией практически во всех методах приготовления. На этой стадии могут протекать следующие процессы: термическое разложение, спекание, полиморфные превращения, твердофазные реакции при приготовлении многокомпонентных катализаторов, восстановление, если активный компонент является металлов. Выделение термического разложения в отдельную группу методов приготовления целесообразно только в случае, если имеются существенные отличия от аналогичной стадии в методах 1 – 3.

?. Методы приготовления пористых тел губчатой структуры,  используя химическое воздействие реагентов на грубо пористое или непористое твердое тело: выщелачивание сплавов при синтезе скелетного катализатора типа никель Ренея, термолиз при получении активного углерода. Применяется меньше, хотя готовят ряд очень важных промышленных катализаторов и адсорбентов.

?І. Методы осаждения из газовой среды, основанные на термическом пиролизе органических и летучих неорганических веществ в отсутствии и присутствии окисляющих агентов. Пиролиз углеводородов используется для получения сажи, технического углерода, углеродных композитных носителей. Парофазный гидролиз или окисление летучих хлоридов МеСl4 – для получения дисперсных порошков SiO2, TiO2.

Вопросы для самоконтроля:

1. Схемы извлечения германия?

2. Методы получения двуокиси циркония?

3. Переработка танталовых и ниобиевых концентратов?

Рекомендуемая литература:

1 Основная литература

1  Промышленный катализ. Под ред проф . М.: Калвис. 2005. – 136с.

2 Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. . М., Химия, 2002

3 Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов (ч. 2). М., Химия, 2010

4 , , Технология переработки нефти, газа и ТГИ.–С.-П.: Недра, 2009.– 832 с. (Глава 2– Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел, с. 43–104).

5 Горючее, смазочные материалы: Энциклопедический толковый словарь-справочник/ Под ред. .–М.: Техинформ, 2007.–736 с.

6 Нефть и нефтепродукты: Энциклопедия международных стандартов.–М.: Протектор, 2006.–1040 с.

7 Экология переработки углеводородных систем.–М.: Химия, 2002.–608 с.

2 Дополнительная литература

1 , Технология переработки нефти.–Ч. 2. Деструктивные процессы.–М.: Колос, 2007.–334 с.

2 Технология переработки природных энергоносителей.–М.: Химия Колос.2005 – 456 с.

3 , . Руководство к лабораторным занятиям. Л: Химия, 2000.-240с

       

Микромодуль (блок) 3 «Химическая технология углеродных материалов»

Лекция 6. Лекция1. Основные классы составляющих природных энергоносителей и углеродных материалов и их химических соединений. Нефть: элементный и групповой состав (алканы, цикланы, арены) (2ч)

План:

1. Нефть и его элементарный состав

2. Групповой химический состав нефти

I. Нефть – это смесь очень большого числа химических соединений на основе углеводородов, образовавшихся  из  исходного органического вещества в результате длительного взаимодействий со средой залегания под воздействием многих факторов.

Расшифровать, т. е. идентифицировать полный химический нефти современными средствами не представляется возможным, поэтому его выражают двумя методами - элементным химическим составом и групповым химическим составом.

Элементный химический состав - количественный состав химических элементов, входящих в нефть, выраженный в массовых долях или процентах.

Число химических элементов в составе нефтей велико, но основными из них являются следующие.

Углерод содержится в нефтях в количестве от 83 % (масс), причем, чем тяжелее (по плотности и фракционному составу) нефть, тем содержание выше. Углерод входит в состав всех химических соединений нефти.

Водород составляет 11-14% (масс.) нефтей. С утяжелением состава нефти эта величина уменьшается. Так же как углерод, водород является составной частью всех химических соединений нефти.

Водород и углерод являются основными горючими элементами нефти (носителями тепловой энергии), но различаются теплотой сгорания: для водорода она составляет около 133 МДж/кг (267 МДж/моль), а для углерода - 33 МДж/кг (394 МДж/моль). В связи с этим горючие свойства нефти принято характеризовать соотношением количеств водорода и углерода (Н:С) в %.

Из углеводородов максимальное значение Н:С у метана (33%), и это соотношение убывает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. При этом в одном гомологическом ряду (особенно для алканов) это соотношение существенно меняется только для углеводородов с числом атомов углерода до 10 – 12, а далее оно меняется незначительно. Больше разница значений Н:С для  различных групп  углеводородов, и поэтому в зависимости от их соотношения в нефти или в отдельных ее фракциях значение Н:С будет разным.

В среднем же для нефтей оно составляет 13 – 15%, для бензиновых фракций – 17 – 18%, для тяжелых фракций (> 500оС) – 10 – 12%.

Соотношение Н:С является одной из важных химических характеристик нефти и ее фракций для расчета процессов горения, газификации, гидрогенизации, коксования и др.

Сера входит в состав многочисленной группы серосодержащих гетероатомных соединений. Нефти сильно различаются по содержанию серы: в малосернистых нефтях оно составляет от 0,02 до 0,5%, а в высокосернистых - от 1,5 до 6%.

Неравномерно распределяется сера и по фракциям одной и той же нефти. Ее содержание меняется по экстремальной зависимости с минимумом  в  области  температур кипения 100 – 150оС. В высококипящих фракциях  нефти (>400 °С) обычно содержится значительно больше, чем в низкокипящнх. Сера является одним из нежелательных элементов нефти как с углеводородами она образует коррозионно-активные соединения, а при сгорании образует оксиды и через них – серную кислоту, которые опасно загрязняют атмосферу. Содержание серы, поэтому является одним из классификационных признаков нефтей, по которому все нефти относят к трем классам - малосернистые, сернистые и высокосернистые.

       Азот содержится в нефтях в значительно меньших  чем сера количествах (0,01 – 0,06 % масс. и лишь в отдельных случаях до 1,5 % масс. Азот образует с углеводородами разных групп азотсодержащие соединения, обладающие различными свойствами, и концентрируется в основном в тяжелых фракциях, кипящих выше 400 °С.

Как и сера, азот является нежелательной примесью нефти из-за отравляющего воздействия его соединений на катализаторы, используемые в нефтепереработке, и образования оксидов азота при сгорании топлив. 

Кислород представлен в нефтях такими группами кислых соединений, как карбоновые и нафтеновые кислоты и фенолы.

Общее содержание кислорода в нефтях составляет от 0,05 до 0,8% и лишь в отдельных случаях достигает 3,0%. Так же, как азот, кислород концентрируется в тяжелых фракциях нефти, и его количество нарастает с утяжелением фракций. Нежелательность присутствия кислорода обусловлена высокими коррозионными свойствами его соединений.

71

Металлы составляют обширную группу гетероэлементов, образующих с углеводородами сложные соединения. Содержание металлов в нефтях невелико и редко превышает 0,05 % масс. (500 мг/кг). Всего в нефтях разных месторождений обнаружено около 30 металлов, среди которых наиболее распространенными являются ванадий, никель, железо, цинк, медь, магний, алюминий.

Металлы входят в состав высокомолекулярных соединений нефти, выкипающих от 450 °С и выше. При термокаталитической деструкции этих соединений металлы отлагаются в порах катализаторов, дезактивируя их, а при регенерации катализаторов металлы образуют оксидные соединения, также отрицательно влияющие на катализаторы.

Нефть содержит обычно воду, а также соли натрия, магния, кальция и др.

Групповой химический состав. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов и гетероатомных соединений с диапазоном молекулярных масс от 01.01.01 и более. Детализированная идентификация всех их современными методами невозможна и поэтому химический состав принято характеризовать содержанием основных групп углеводородов и других соединений.