ИХТИ ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Стерлитамаке Кафедра общей химической технологии
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРИМЕНЕНИЯ
ЦЕОЛИТНОГО
КАТАЛИЗАТОРА В |
|
ПРОЦЕССЕ |
|
Студент группы МТС01-22-31 |
Байназаров А. Р |
ИЗОМЕРИЗАЦИИ Н- |
|
ПЕНТАНА |
|
Руководитель |
|
доц., канд. хим. Наук |
Касьянова. Л.З |
Актуальность
В связи с введенными в 2022 году санкциями российские нефтеперерабатывающие компании испытывают высокую потребность в отечественных технологиях, катализаторах и оборудовании. По экспертным оценкам, в 2021 году около 50 % российское производство использовало иностранные катализаторы гидроочистки, изомеризации и риформинга. Поставки этих катализаторов из-за рубежа сегодня невозможны, что ставит под угрозу обеспечение качественным продуктом всего рынка в России. При этом иностранные поставки могут быть успешно заменены на катализаторы российского производства. В связи с чем, представляется целесообразным изучение свойств отечественных цеолитных катализаторов, на примере катализатора марки «СИП-2А» от компании НПФ «ОЛКАТ» в процессе изомеризации н-пентана в изопентан.
Цель работы и объект исследования
Определение активности и селективности катализатора марки «СИП-2А» в процессе изомеризации н-пентана в изопентан
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1)Изучение исходных физико-механических характеристик
ихимического состава катализатора «СИП-2А»;
2)Тестирование катализатора в процессе изомеризации н- пентана в изопентан в диапазоне температур 240÷280°С, характерных для катализаторов среднетемпературной изомеризации.
3)Изучение состава продуктов реакции. Выявление закономерности протекания реакции от температурного режима процесса;
4)Выводы по результатам эксперимента.
Новизна
Рассмотрены преимущества цеолитного катализатора марки «СИП-2А» в процессе среднетемпературной изомеризации нормального пентана в изопентан.
Практическая ценность
Практическая ценность работы заключается в возможности определения целесообразности применения Российского катализатора «СИП-2А» в отечественных технологиях изомеризации н-пентана в изопентан.
Исследовательская часть
Исследовательская часть состоит из двух частей:
1) Определение физико-химических свойств катализатора «СИП-2А»;
2) Испытание проб катализатора «СИП-2А» в процессе изомеризации, с использованием сырья - пентановой фракции.
1 Изучение физико-химических характеристик |
|
|||||||||
катализатора гидроизомерирации «СИП-2А» |
|
|||||||||
|
Химический состав катализатора |
|
|
|||||||
|
Содержание элемента, в пересчете на оксиды, %мас. |
|||||||||
Катализатор |
Si |
А1 |
Pt |
Ti |
Fe |
Zr |
S |
С1 |
Na |
|
СИП-2А |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
68,391 |
30,605 |
0,492 |
0,384 |
0,113 |
0,012 |
- |
- |
0,04 |
|
Для определения объемного химического состава катализатора использовали |
||||||||||
рентгенофлуоресцентный метод анализа. |
|
|
|
|
|
|||||
Основные физические – химические характеристики |
||
катализатора «СИП-2А» |
|
|
Наименование показателя |
Результаты |
|
анализа |
||
|
||
Массовая доля компонентов, % |
0,492 |
|
- платина |
||
|
||
Массовая доля потерь при прокаливании, % при 550 оС |
6,5 |
|
Насыпная плотность катализатора (в пересчете на |
0,6 ÷ 0,7 |
|
прокаленный при 550 оС) кг/ дм3, в пределах |
||
|
||
Массовая доля частиц менее 1 мм, % не более |
0,1 |
|
Диаметр экструдатов, мм |
2,9 |
|
Удельная поверхность, м2/г |
420 |
|
Механическая прочность на раздавливании по образующей, кг/ |
|
|
гранулу с размерами: |
|
|
d=1,8; h=2мм, |
- Ро=2,54 |
|
d=1,8; h=4мм |
||
- Ро=5,48 |
||
|
||
2 Испытание проб катализатора «СИП-2А» в процессе изомеризации, с использованием сырья - пентановой фракции
Показатели качества исходного углеводородного сырья
|
Наименование показателей по НТД |
мас.% |
1. |
Сумма углеводородов С4, не более |
0,05 |
2. |
Нормальный пентан, не менее |
94,69 |
3. |
Изопентан |
4,36 |
4. |
Сумма углеводородов С6 и выше, не более |
0,90 |
5. |
Сумма непредельных углеводородов, не более |
отс. |
6. |
Массовая доля сернистых соединений |
0,00033 |
7. |
Содержание свободной воды и механических примесей |
отс. |
8. |
Содержание щелочи |
отс. |
Испытания состоят из несколько этапов:
1)Подготовка катализатора к испытанию;
2)Проведение испытаний по параметрам, указанным ниже.
Условия опыта |
Опыт |
Опыт |
Опыт |
Опыт |
Опыт |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Температура, С |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
Давление, МПа |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
3,0 |
Объемная скорость подачи |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
сырья, ч-1 |
|
|
|
|
|
4 Мольное соотношение |
1,5:1 |
1,5:1 |
1,5:1 |
1,5:1 |
1,5:1 |
водород:сырье |
|
|
|
|
|
5 Продолжительность работы |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
на каждом режиме, час |
|
|
|
|
|
3) Обработка и обсуждение результатов испытания.
Кварц фракция 2,0-4,0 мм ( |
|
Катализат ор изомериза ции фракция 1,5-3,0 мм |
(10 см3) |
Кварц фракция 2,0-4,0 мм |
|
Схема загрузки катализатора в реактор.
|
|
|
Результаты испытаний |
|
|
||||||
Обобщенная таблица зависимости компонентного состава |
|||||||||||
продуктов реакции от температуры |
процесса изомеризации |
||||||||||
н-пентана в изопентан. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Σ |
|
|
|
|
|
Σ |
|
|
|
Наименование |
|
i-C5H12 |
n-C5H12 |
ΣC6+ |
побочных |
Σ С5 |
Кс |
||||
легких |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
продуктов |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Состав сырья |
0,05 |
|
4,36 |
94,69 |
0,90 |
0,95 |
99,05 |
|
|||
катализата |
240°С |
0,11 |
|
24,79 |
73,2 |
1,90 |
2,01 |
98.0 |
1,06 |
||
250°С |
0,33 |
|
37,65 |
60,32 |
1,70 |
2,03 |
97,97 |
1,045 |
|||
260°С |
0,60 |
|
52,42 |
45,50 |
1,48 |
2,08 |
97,92 |
1.033 |
|||
Состав |
270°С |
1,21 |
|
60,44 |
36,00 |
2,35 |
3,56 |
96,44 |
1.07 |
||
280°С |
2,26 |
|
62,92 |
31,76 |
3,10 |
5,36 |
94,68 |
1,12 |
|||