Введение к работе
библиотека
2С11
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В настоящее время остро стоит
проблема получения экологически чистых высокооктановых компонентов
современных бензинов для соответствия их нормам ЕВРО-4 и 5. Одним из
самых перспективных является алкилат, который по праву можно назвать
«безлимитным» компонентом, удовлетворяющим технико-
эксплуатационным и экологическим требованиям, предъявляемым современными европейскими стандартами на топливо для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
В основе процесса получения алкилата лежит реакция алкилирования изобугана олефинами С3-С4. Промышленные технологии производства алкилата связаны с применением таких опасных и токсичных жидких катализаторов, как серная или плавиковая кислоты. При наличии жидких кислот требуется оборудование для нейтрализации кислоты, аппараты для промывки продукта и резервуары для хранения свежей и отработанной кислоты. Плавиковая кислота опасна еще и тем, что способна к образованию стойких аэрозолей при аварийной утечке.
Перспективным направлением в развитии технологии алкилирования является применение твердокислотных катализаторов, которые благодаря своим специфическим свойствам являются альтернативой традиционным промышленным катализаторам (H2S04 и HF), соответствуют экологическим требованиям и не обладают коррозионной активностью. В этой связи разработка технологии алкилирования изобугана бутан-бутеновой фракцией на цеолитсодержащем катализаторе является научно актуальной и практически важной задачей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Получение цеолитсодержащего катализатора и исследование закономерностей алкилирования изобутана олефинами на его основе.
Из цели работы вытекают основные задачи исследования:
- сопоставительная оценка эффективности различных вариантов
промышленной реализации процесса алкилирования;
- синтез эффективных катализаторов на основе модифицированных
поликатион-декатионированных цеолитов типа Y в ультрастабильной форме
и исследование их каталитической активности;
-изучение зависимости каталитической активности от типа, количества промотора и условий его введения в цеолитную основу, а также от природы и количества связующего в катализаторе;
- исследование закономерностей проведения процесса алкилирования
изобутана бутан-бутеновой фракцией на разработанном катализаторе;
- подбор эффективного метода регенерации цеолитсодержащего
катализатора (экстрактивая регенерация растворителями или регенерация
сверхкритическим флюидом).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались на: 5-ой Всероссийской научно-практической конференции «Цеолиты и мезопористые материалы: достижения и перспективы», Звенигород, 2008 г.; X Юбилейной международной конференции «Российская нефтепереработка на современном этапе» в рамках 9-ого Петербургского Международного форума ТЭК, Санкт-Петербург, 2009 г.; V Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем», Москва, 2009 г.; Azerbaijan-Russian Symposium with international participation «Catalysis for solving the problems of petrochemistry and oil refining». - Baku, Azerbaijan Republic, 2010; 2nd International conference «NANOSTRUCTURED MULTIFUNCTIONAL MATERIALS. NMM - 2010», Romania: Publishing House Al. I. Cuza University of Iasi, 2010; International conference «Nanostructured catalysts and catalytic processes for the innovative energetics and sustainable development». Devoted to the Year of Spain in Russia and
of Russia in Spain, 2011; 5th International FEZA Conference «Innovations in Zeolites and Ordered Porous Solids», Spain, 2011.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам диссертации опубликовано 17 научных работ: 10 статей и 7 тезисов докладов на Международных и Всероссийских конференциях.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Определено влияние пост-синтетического модифицирования (последовательных стадий декатионирования, деалюминирования и ионного обмена) промышленного цеолита Y (цеолит NaY, обладающий 100% кристалличностью, мольным отношением Si02/Al203=5,2, содержанием Na20=13,l масс. %), условий введения промотора, а также природы и количества вводимого связующего на каталитическую активность в реакции алкилирования изобутана бутан-бутеновой фракцией.
Доказано, что предлагаемый комплекс модифицирования цеолитной основы (сочетание стадий декатионирования, деалюминирования и ионного обмена) позволяет приготовить катализатор для процесса алкилирования изобутана бутан-бутеновой фракцией, проявляющий высокую селективность, активность, стабильность и способность к регенерации.
Установлено, что введение промоторов солей никеля методом пропитки или наноразмерного порошка никеля методом механоактивации с последующей термообработкой в атмосфере воздуха при 500 С приводят к повышению селективности по изомерам изооктана на 8-9 % масс, и межрегенерационного пробега катализатора на 25 %.
Разработан новый способ регенерации цеолитсодержащего катализатора в среде сверхкритического флюида - С02, позволяющий наиболее полно восстановить его каталитическую активность и селективность по сравнению с другими известными методами.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработан эффективный цеолитсодержащий катализатор алкилирования изобутана олефинами.
Данные по разработке цеолитсодержащего катализатора используются ООО «Компания «КАТАХИМ» в качестве основы для промышленного дизайна твердокислотного катализатора алкилирования изобутана олефинами.
Установленные в ходе исследований закономерности использованы в научно-производственной деятельности ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» в ходе выполнения НИР по Государственному контракту №02.740.11.0652 от 29.03.10.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 145 страницах, состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы из 172 наименований, включает 34 рисунка, 2Л таблицу.
Диссертационная работа выполнена при поддержке:
Международного научного фонда им. академика К.И. Замараева: стипендия в области химического катализа и физикохимии поверхности;
Компании Haldor Tops0e A/S: грант в области «Heterogeneous Catalysis and Related Materials»;
Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы»: гос. контракт № П923 «Разработка твердокислотного катализатора алкилирования изобутана олефинами».
Автор также выражает свою признательность Смирнову Владимиру Константиновичу за консультации в ходе проведения исследований.
