Введение к работе
Актуальності» темы. Особенности химического состава и структуры кристаллігческой решетки синтетических цеолитов типа X и Y - аналогов природного фожазита, придают им уникальные адсорбционные и каталитические свойства. В настоящее время в литературе описаны и реализованы в промышленной практике различные варианты синтеза этого типа цеолитов. Однако до сих пор отсутствуют методы прямого низкотемпературного (< 100С) синтеза высокомодульных (мольное отношение оксида кремния к оксиду алюминия больше 5,3) цеолитов типа Y (BMY), которые, обладая повышенной термической стабильностью, могли бы стать активными компонентами высокоэффективных катализаторов крекинга углеводородов.
Весьма перспективным направлением применения цеолитов является осушка и очистка природного газа. В частности смешением порошкообразных цеолитов типа X с глинами различной природы (связующими) с последующим гранулированием и термообработкой получают промышленные адсорбенты для осушки и очистки от сероводорода и меркаптанов природного газа. При этом не исследовано влияние дисперсного состава цеолитов и химической природы глинистых связующих на физико-химические и каталитические свойства синтезированных адсорбентов.
В связи с изложенным выше разработка новых, перспективных для промышленной реализации способов получения высокодисперсных цеолитов со структурой фожазита и на их основе адсорбентов для осушки и очистки газов, а также катализаторов крекинга нефтяных углеводородов является важной и актуальной задачей.
Цель работы В рамках данной диссертационной работы были определены следующие наиболее важные задачи:
- изучение зависимости фазового и химического состава, дисперсности, степени кристалличности, а также адсорбционных характеристик фожазитов от
состава исходных реакционных смесей, количества введенной коллоидной затравки, температуры, порядка смешения компонентов и продолжительности процесса;
разработка новых эффективных методов синтеза высокодисперсных цеолитов со структурой фожазита различного химического состава;
выявление факторов, влияющих на синтез и определяющих свойства эффективного гранулированного адсорбента типа X для осушки и очистки природного газа;
разработка способа получения шариковых катализаторов крекинга углеводородов на основе высокотермостабильного цеолита ВМУ.
Научная новизна Полученные в диссертационной работе результаты позволили расширить знания и представления о закономерностях и особенностях синтеза высокодисперсных цеолитов со структурой фожазита различного химического состава, адсорбентов и катализаторов крекинга на их основе.
, Установлено, что низкотемпературный синтез синтетических цеолитов типа X высокой степени кристалличности (-100%), с размером отдельных кристаллов 1-2 мкм, а их сростков не более 15 мкм, удается осуществить при введении коллоидной затравки состава 12,7Na2O-A]2O.vl2,0SiO2-220H:O в раствор силиката натрия (Si02=l 10-140г/л) перед его смешением с раствором алюмината натрия (АІ2О3=250-3007л).
Показано, что при использовании в качестве связующего глин каолинитовой природы наблюдается образование цеолитсодержащих адсорбентов типа X для осушки и очистки природного газа, обладающих оптимальным набором каталитических, адсорбционных и физико-химических свойств по сравнению с адсорбентами, синтезированными с использованием других глин.
Впервые обнаружено, что стабильная адсорбционная емкость гранулированного цеолита типа X определяется параметрами вторичной
пористой структуры, которые зависят, главным образом, от количества сростков кристаллов цеолита размером 8-15 мкм.
Впервые осуществлен прямой синтез высокотермостабильного цеолита
BMY (М = 5,3 - 5,9) высокой степени кристалличности (-100%) путем
низкотемпературной (<100С) гидротермальной кристаллизации
сшшкаалюмогидрогелей.
Разработан способ приготовления нового перспективного шарикового катализатора крекинга углеводородов, основанный на использовании высокодисперсного термостабилыюго цеолита BMY, прошедшего предварительную стадию механо-химической активации.
Практическая значимость Исследования, проведённые в рамках данной диссертационной работы, позволили разработать и реализовать в промышленном масштабе в ОАО "С&лаватнефтеоргсинтез":
новый метод синтеза высокодисперсного цеолита типа X и на его основе получить гранулированный адсорбент для осушки природного газа ог воды, а также его очистки от сероводорода и меркаптанов. По разработанной технологии приготовлено более 1000 т нового адсорбента, который используется на заводах предприятия "Оренбурггазпром";
новый метод синтеза высокотермостабильного высокомодульного цеолита BMY и на его основе синтезировать шариковый катализатор крекинга углеводородов Ц-10. В 1996-1999 г.г. было выпущено более 12 тыс. тонн катализатора, который эксплуатировали на 8 установках крекинга НПЗ городов Салавата, Новокуйбышевска, Самары и Перми. Применение катализатора Ц-10 позволило увеличить выход светлых нефтепродуктов на установках крекинга на 7-8 % масс.
Апробация работы Основные результаты работы докладывались на IV всесоюзной конференции "Применение цеолитов в катализе" (г. Москва, 1989г.), II Европейском конгрессе по катализу (г. Маастрихт, 1995 г.), Международной научной конференции "Химия и химические технологии -
настоящее и будущее" (г. Стерлитамак, 1999г.), на IV Российской конференции с участием стран СНГ "Научные основы приготовления и технологии катализаторов" (г. Стерлитамак, 2000 г.), научно-технической конференции по улучшению экологических характеристик действующих производств Стерлитамакского региона (г. Стерлитамак, сентябрь 1988 г.).
Публикации По материалам диссертации опубликованы 1 статья, тезисы 6 докладов, получено б авторских свидетельств
Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введення, пяти глав и выводов. Общий объем /S4/ страниц, включая список литературы (167 наименований), 32 рисунка, 27 таблиц.