CC BY
44
УДК 665.64.097.3.001.73
М. Р. Суншалиев, О. Н. Каратун Астраханский государственный технический университет
ПРЕВРАЩЕНИЯ ФРАКЦИИ Н. К.-350 °С АСТРАХАНСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТА В ПРИСУТСТВИИ ПЕНТАСИЛСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ
В последние годы актуальной является проблема переработки светлых фракций конденсатов в компоненты топлив. Не на всех предприятиях, связанных с переработкой газа, газовых конденсатов и легких нефтей, есть процессы риформинга, гидроочистки, изомеризации и т. д., которые позволили бы предприятиям получать высокосортные компоненты моторных топлив, соответствующие требованиям ГОСТа. Одним из направлений, позволяющих решить эту проблему, является применение процесса совместной переработки светлых фракций в присутствии пентасилсодержащих катализаторов в высокосортные компоненты моторных топлив.
В связи с этим было интересно изучить превращения фракции н. к.-350 °С астраханского газоконденсата в присутствии пентасилсодержащих катализаторов. В качестве модификаторов были изучены цинк, хром, никель, кобальт, фтор, бор и фосфор. Основными компонентами изученных катализаторов были цеолиты семейства пентасил типа НЦВМ и ЦВН в количестве 60 % мас. Опыты проводили в интервале температур 300-400 оС, объемная скорость подачи сырья составила 1,5 ч-1.
В ходе исследований было изучено влияние температуры, типа цеолита, объемной скорости подачи сырья и природы модифицирующей добавки на превращения фракции н. к.-350 °С. Был проведен также сравнительный анализ результатов превращений фракции н. к.-350 °С в присутствии как немодифицированных пентасилсодержащих катализаторов, так и модифицированных одним, двумя и тремя элементами.
В результате исследований было определено, что для всех катализаторов, независимо от природы модификатора, с повышением температуры процесса наблюдается увеличение выхода газа и уменьшение выхода катализата. Относительно высокий выход катализата при одновременном высоком значении показателя преломления можно было увидеть при использовании катализатора 52и/5Сг-ЦВН.
Введение
о
го
со
300
330
360
390
Температура процесса, град
■•—ЦВН
НЦВМ
гп-ЦВН
Сг-ЦВН
Сг/гп-цвн
сг/гп/р-цвн
Рис. 1. Влияние природы модификатора на выход катализата
На рис. 1 представлено влияние природы модификатора на выход целевого продукта. Наибольший выход катализата наблюдается при совместном модифицировании катализатора цинком, хромом, причем введение фтора практически не уменьшает выход катализата.
Выход целевого продукта на катализаторе, модифицированном цинком, хромом и фтором, оказался на 6,35 % мас. выше по сравнению с немодифицированным образцом. Результаты экспериментов при совместном модифицировании катализатора цинком и хромом свидетельствуют об аддитивности действия ионов цинка и хрома в процессе превращения широкой фракции углеводородов.
Интересен факт превращения в данном процессе сернистых соединений, содержащихся в сырье. На рис. 2 представлена сравнительная характеристика содержания серы в целевом продукте в присутствии как немодифицированного цеолита типа ЦВН, так и модифицированного одним, двумя и тремя элементами.
ш
ч:
о
о
0,16
0,15
0,14
0,13
0,12
0,11
0,1
0,09
0,08
300 330 360
Температура процесса, град
390
ЦВН
Сг-ЦВН
сг/гп-цвн сг/гп/р-ЦВН
Рис. 2. Содержание серы в катализате
Из данных рис. 2 видно, что содержание серы в катализате в присутствии модифицированного хромом, цинком и фтором катализатора снизилось на 0,03-0,04 % мас. в сравнении с немо-дифицированным пентасилсодержащим катализатором. Наименьшее содержание серы в катали-зате наблюдалось на пентасилсодержащем катализаторе, модифицированном хромом.
Данные рис. 3 показывают, что показатель преломления целевого продукта в присутствии 5Сг/52и/5Р-ЦВН выше в сравнении с немодифицированным образцом.
с
е
р
Температура процесса, град ♦ гп-цвн —■—сг/гп-цвн а сг/гп/р-цвн х цВН
Рис. 3. Зависимость показателя преломления от природы модификатора
Для снижения процесса коксообразования были изучены пентасилсодержащие катализаторы, модифицированные бором, фосфором и фтором. Было установлено, что фтор является хорошим ингибитором коксообразования и введение данного модификатора увеличивает период межрегенерационного пробега катализатора. Следует отметить, что показатель преломления катализата в присутствии 5Сг/52п/5Б-ЦВН также повысился в сравнении с немодифицирован-ным пентасилсодержащим катализатором.
В ходе экспериментов было установлено, что совместное модифицирование катализатора цинком, хромом и фтором способствовало не только повышению выхода целевого продукта и улучшению качественных показателей катализата реакции превращения фракции н. к.-350 °С, но и снижению скорости процесса коксообразования. При введении в качестве модификатора цинка происходило усиление ароматизирующей, а хрома - дегидрирующей способности пента-силсодержащего катализатора.
Заключение
Испытания показали, что наибольший выход целевого продукта при одновременно высоком показателе преломления катализата процесса превращения фракции н. к.-350 °С был достигнут в присутствии пентасилсодержащего катализатора 5Сг/52п/5Б-ЦВН. При использовании данного модифицированного пентасилсодержащего катализатора также отмечено заметное снижение выхода коксосмолистых веществ и содержания серы в катализате по сравнению с немодифицированным образцом.
Анализ полученных данных свидетельствует о высокой каталитической активности исследуемых катализаторов в превращениях фракции н. к.-350 °С, что позволяет разработать на их основе активные и эффективные каталитические системы в реакциях превращения широкой фракции углеводородов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ионе К. Г. Полифункциональный катализ на цеолитах. - Новосибирск: Наука, 1982. - 172 с.
2. Кубасов А. А. Цеолиты - кипящие камни // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 7. -С. 70-76.
3. Ахметов А. Ф., Каратун О. Н. Превращения прямогонных бензиновых фракций на модифицированных пентасилсодержащих катализаторах // Химия и технология топлив и масел. - 2002. - № 3. -С. 30-31.
Статья поступила в редакцию 30.11.2006
TRANSFORMATION OF 350 °C OVERPOINT FRACTION OF ASTRAKHAN GAS CONDENSATE OVER HIGH-SILICA ZEOLITE-BASED CATALYSTS
M. R. Sunshaliev, O. N. Karatun
The modifiers like zinc, chrome, nickel, cobalt, fluorine, boron and phosphorus are studied. The basic components of the studied catalysts are high-silica zeolites like NZSM and ZSN in the quantity of 60 %. The experiments are carried out at 300-400 °C, volume velocity of raw stock delivery is 1,5 h-1. The largest outlet of base product, the remarkable reduction of coke tarry matter outlet and sulphur content in the catalysate compared with the unstrained sample are obtained over a high-silica zeolite-based catalyst 5Cr/5Zn/5F - ZSN. The analysis of the findings is evidence of high catalytic activity of the studied catalysts in transformations of 350 °C overpoint fraction, it allows on their basis to form active and efficient catalytic systems in reactions of carbohydrates fraction transformation.
