Главная -> Словарь

Бифункциональный катализатор

Методы определения в реактивных топливах ароматических углеводородов. Спектральным методом ВНИИ НП определяют бицикли-ческие ароматические углеводороды.. Он основан на том, что интенсивность поглощения ультрафиолетового-излучения в области с длиной волны 2850 А бициклическими ароматическими углеводородами в десять раз выше интенсивности поглощения его моноциклическнми; насыщенные

В качестве разделительных границ между отдельными группами углеводородов на основании литературных данных и собственных результатов опытов были приняты следующие значения показателя преломления: между парафино-циклопарафиновыми и моноциклическими ароматическими углеводородами границей служил показатель 1,48, между моноциклическими ароматическими и конденсированными бициклическими ароматическими углеводородами 1,54 и, наконец, между би- и полициклическими конденсированными углеводородами 1,59. Правильность выбора этих границ наглядно подтверждается характером люминесцентного свечения, которое появляется или резко меняется в этих узловых точках.

Изучение инфракрасных спектров поглощения показало, что между моно- и бициклическими ароматическими фракциями высокомолекулярных углеводородов нет резкого перехода, хотя каждая из них имеет свои специфические полосы поглощения. Полоса 9,6 ^ , характерная для нафталинового кольца, отсутствует в моноциклической и отчетливо видна в бициклической ароматической фракции. Триплет в области 13—14 jj, по-разному проявляется у этих фракций — у моноциклической фракции наиболее интенсивно проявляется полоса 13,95ц,, а полосы 13,1—13,5 , чем бициклическая .

Исследовали керосино-газойлевую фракцию 231—334° С высокосернистой нефти радаевского месторождения, которая характеризовалась следующими данными: р2° = 0,844; 2,18 вес. % общей серы; 32 вес. % ароматических углеводородов . При хроматографическом разделении полученного сернисто-ароматического концентрата на более узкие фракции 21—37% от всего количества общей серы, содержавшейся во фракции 231—334° С, оказалось во фракции моноциклических ароматических углеводородов, остальное — в смеси с бициклическими ароматическими углеводородами.

Связь серы с бициклическими ароматическими углеводородами позволяет сделать кое-какие предположения о характере этих сернистых соединений. Полагают, что основными типами являются бензтиофен , дибензтиофен и может быть нафтотио-фен .

В качестве разделительных границ между отдельными группами углеводородов на основании литературных данных и собственных результатов опытов были приняты следующие значения показателя преломления: между парафино-циклопарафиновыми и моноциклическими ароматическими углеводородами границей служил показатель 1,48, между моноциклическими ароматическими и конденсированными бициклическими ароматическими углеводородами — 1,54 и, наконец, между би- и полициклическими конденсированными углеводородами — 1,59. Правильность выбора этих границ наглядно подтверждается характером люминесцентного свечения, которое появляется или резко меняется именно в этих узловых точках.

Изучение инфракрасных спектров поглощения показало, что между моно- и бициклическими ароматическими фракциями высокомолекулярных углеводородов нет резкого перехода, хотя каждая из них имеет свои специфические полосы поглощения. Полоса 9,6 ц,, характерная для нафталинового кольца, отсутствует в моноциклической и отчетливо видна в бициклической ароматической фракции. Триплет в области 13—14 и. по-разному проявляется у этих фракций — у моноциклической фракции наиболее интенсивно проявляется полоса 13,95ц, а полосы 13,1 — 13,5 ц. очень слабы, тогда как в бициклических ароматических углеводородах наиболее интенсивна полоса 13,5 ц, а две другие полосы проявляются слабо. Моноциклическая фракция характеризуется более сильным пропусканием , чем бициклическая .

Твердые углеводороды в гудроне из смеси татарских: нефтей распределяются между парафино-нафтеновыми,. моно- и бициклическими ароматическими соединениями. . Содержание твердых углеводородов в сырье умень-шается по мере обогащения молекул бензольными кольцами. Эти компоненты обладают низкой температурой хрупкости, причем она повышается при переходе от твердых парафино-нафтеновых соединений с разветвленными боковыми цепями к твердым бициклическим ароматическим соединениям. Твердые углеводороды, высо-

Исследование различных углеводородных групп присадки в процессе термического крекинга показало, что наибольшей активностью обладают группы моно- и бициклических ароматических углеводородов . При крекинге с этими группами достигнуто максимальное снижение вязкости крекинг-остатка. Кроме того, исследование структуры образующихся в процессе крекинга карбоидов показывает, что наименьший размер имеют частицы карбоидов, полученных при крекинге именно с этими группами углеводородов. Так, если при крекинге без присадки карбоиды представляют собой заметные невооруженным глазом частицы со средними размерами 0,074—0,148 мм , то при крекинге с моно- и бициклическими ароматическими углеводородами частицы карбоидов имеют размер, более чем на два порядка меньший .

Кро.ме пеуглеводородных примесей на термическую стабильность топлив может влиять также п состав их углеводородной части. Исследования, проведенные в этом направлении, показали , что метано-нафтеновые углеводороды топлива отличаются высокой стабильностью и в отсутствии бициклических ароматических углеводородов не образуют осадков. При добавлении к ним бициклических ароматических утлеводо'рО'Дов резко ухудшается их термоокислительная ста'бильность, пр'ичем характер неароматической части смеси сушсствспно влияет на осадкообразование. По мнению авторо!В, неароматические углеводороды служат средой, в которой продукты окисления бициклических ар'01матических углеводородов в той или иной степени растворяются, либо вьЕпадают в оса,док. Структурные особенности метано-нафтеновых углеводородов способствуют в различной степени коагуляции образующихся продуктов окисления, лто, в свою очередь, оказывает влияние иа выпадение осадка vi3 топлива. Окисление 15%-ных смесей цетана, нафтеновых угле-водор'одов, 'ИЗ'ОнарафИ'Нов, а также мета.но-нафтенО'Вых фракций, полученных из различных нефтей с бициклическими ароматическими углеводородами показало, что смеси с нафтеновыми углеводородами образуют значительно меньше осадка при окислении, чем аналогичные 15%-ные смеси с изопарафиновыми углеводородами. Как видно из результатов эксперимента, изопа-рафиновые углеводороды имеют меньшую растворяющую способность осадкообразующих веществ, чем нафтены и метано-нафтеновые смеси, н-цетан занимает промежуточное положе-106

В продуктах окисления смесей с бициклическими ароматическими углеводородами обнаружено повышенное содержание спиртов, большая часть которых относится к фенолам, что подтверждается также и данными ИК-спектроскопии. Продукты окисления, например, Р-метилнафталина с алканами имеют интенсивные полосы при 1200, 1370 см~^, свидетельствующие о валентных колебаниях С—О и плоскостных деформационных колебаниях О—Н в фенолах. Именно присутствием фенолов следует объяснить торможение окисления смесей с бициклическими ароматическими углеводородами.

При платформинге интенсивно протекают реакции изомеризации парафинов и нафтенов и гидроизомеризации олефинов. Это вызвано тем, что катализаторы платформинга относятся к числу так называемых полифункциональных катализаторов;: они катализируют одновременно реакции, протекающие по катионному механизму, свойственные кислым катализаторам, и реакции гидрирования-дегидрирования, характерные для металлических и окиснометаллических катализаторов. Бифункциональный катализатор состоит из алюмосиликата , содержащего небольшое количество одного из металлов VIII группы . При умеренных температурах порядка 300—350° С среди реакций, происходящих над бифункциональными катализаторами под давлением водорода, преобладают реакции изомеризации.

Чистый к-гексан . Очищенный водород, желательно электролитический. Промышленный катализатор платформинга или специально приготовленный бифункциональный катализатор.

ВНИИ НП разработан также бифункциональный катализатор БФК, обеспечивающий одновременную гидродепарафинизацию и гидроочистку парафинистых и сернистых топливных дистиллятов и получение в одну стадию авиационных и дизельных топлив с требуемыми температурой застывания и содержанием серы. В процессе одновременной гидродепарафинизации и гидроочистки дизельных фракций западно-сибирских нефтей на катализаторе БФК можно получать арктические или зимние сорта дизельного топлива с выходом 74- 85%.

i Дороговизна платины предопределила малое ее содержание в промышленных катализаторах риформинга, а следовательно, необходимость весьма эффективного ее использования. Этому способствовало также применение в качестве носителя оксида алюминия, который давно был известен как лучший носитель для катализаторов ароматизации . Важно было превратить алюмоплатиновый катализатор ароматизации в бифункциональный катализатор риформинга, на котором протекал, бы весь комплекс реакций, рассмотренных в предыдущей главе. Для этого следовало придать носи-

полученные дистилляты риформинга подвергаются селективному гидрокрекингу. В стадии гидрокрекинга происходит деструкция нормальных парафиновых углеводородов, содержащихся в дистилляте риформинга в смеси с ароматическими и изопарафиновыми углеводородами, и они превращаются главным образом в пропан. Ароматические и изопарафиновые углеводороды при этом почти не затрагиваются . В процессе используется бифункциональный катализатор, приготовленный на основе молекулярных сит . Стадию гидрокрекинга можно проводить при 14—40 ат, 315—480 °С,

Реакция дегидрирования широко используется для изучения индивидуального и группового состава циклоалканов различных фракций нефти, а также лежит в основе промышленного процесса облагораживания прямогонных бензинов каталитического рифор-минга . При риформинге одновременно протекают процессы дегидрогенизации гексанов, дегидроциклизации нормальных алка-нов и изомеризации пятичленных циклоалканов в шестичленные. Риформинг проводится при 480—500 °С, давлении 3,6—4,0 МПа. Применяется бифункциональный катализатор АП-64, содержащий 0,60—0,65 % платины на оксиде алюминия . Более эффективен полиметаллический платино-рениевый катализатор типа КР-Ю2, КР-104А, позволяющий осуществлять риформинг при меньшем давлении 1,4—2,0 МПа. В процессе риформинга сырье претерпевает следующие изменения:

На современных промышленных установках для изомеризации н-пентана и н-гексана используют обычно бифункциональный катализатор, содержащий платину или палладий на кислотном носителе . Несмотря на высокую изомеризующую способность этих катализаторов приходится вести процесс при относительно высоких температурах . При этом давление равно 3-3,5 МПа, а объемная скорость подачи сырья составляет 1,5-2,0 ч"1. Для подавления побочных реакций расщепления осуществляют циркуляцию водородсодержа-щего газа в объеме 900 м3 на 1 м3 жидкого сырья.

На современных промышленных установках для изомеризации я-пентана и н-гексана используют обычно бифункциональный катализатор, содержащий платину или палладий на кислотном носителе . Несмотря на высокую изомеризу-ющую способность этих катализаторов приходится вести процесс при относительно высоких температурах ; при этом давление-равно 3—3,5 МПа, а объемная скорость подачи сырья составляет 1,5—2,0 ч"1. Отечественный катализатор ИП-62 содержит около 0,5% платины на оксиде алюминия; активирующим галогеном является фтор. Для повышения выхода целевого продукта процесс ведут с рециркуляцией непревращенного к-пентана. Выход изопентана за однократный пропуск сырья составляет 50—53%, а суммарный его выход равен 95— 98%, т. е. близок к теоретическому. Для подавления побочных реакций расщепления осуществляют циркуляцию водородсодержа-щего газа в объеме »900 м3 на 1 м3 сырья.

В процессе изокел изомеризации пентана и гексана применяется бифункциональный катализатор; драгоценный металл, входящий в состав этого катализатора, не указан, известно лишь, что это не платина .

Используют бифункциональный катализатор, сочетающий кислотную и

фракций используют бифункциональный катализатор, в котором гидрирующую