ПРЕВРАЩЕНИЕ  ПРЯМОГОННЫХ  БЕНЗИНОВ  ГАЗОВОГО  КОНДЕНСАТА  НА  МОДИФИЦИРОВАННЫХ  ЦЕОЛИТНЫХ  КАТАЛИЗАТОРАХ

Татаркина  Анастасия  Ивановна

магистрант  1  курса  Национального  исследовательского  Томского  политехнического  университета,  РФ,  г.  Томск

E-mail:  tatarkina.nastya@mail.ru

Хомяков  Иван  Сергеевич

ассистент  Национального  исследовательского  Томского  политехнического  университета,  РФ,  г.  Томск

E-mail: 

Волгина  Татьяна  Николаевна

канд.  хим.  наук,  доцент  Национального  исследовательского  Томского  политехнического  университета,  РФ,  г.  Томск

E-mail: 

CONVERSION  OF  STRAIGHT-RUN  GASOLINE  OF  GAS  CONDENSATE  ON  THE  MODIFIED  ZEOLITE  CATALYSTS

Tatarkina  Anastasya

student  of  master’s  program  of  National  Research  Tomsk  Polytechnic  University,  Russia  Tomsk

Khomyakov  Ivan

assistant  of  National  Research  Tomsk  Polytechnic  University,  Russia  Tomsk

Volgina  Tanya

candidate  of  Science,  assistant  professor  of  National  Research  Tomsk  Polytechnic  University,  Russia  Tomsk

АННОТАЦИЯ

В  данной  работе  рассмотрен  процесс  превращения  прямогонных  бензинов  газового  конденсата  в  высокооктановые  бензины  на  цеолитном  катализаторе  Н-ЦКЕ-Г,  модифицированном  бинарными  системами  оксидов  Sn  (III)  и  Bi  (III).  Проведен  анализ  каталитической  активности  катализатора  в  температурном  интервале  350—425  °С.  Установлено,  что  при  конверсии  прямогонного  бензина  на  исходном  цеолите  содержание  ароматических  углеводородов  увеличивается  в  5—6  раз,  а  на  модифицированном  —  в  10.  Это  указывает  на  то,  что  введение  модификатора  увеличивает  каталитическую  активность  цеолита  в  2  раза. 

ABSTRACT

In  this  paper  the  process  of  conversion  of  straight-run  gasoline  of  gas  condensate  on  the  modified  catalysts  containing  oxides  of  tin  (III)  and  bismuth  (III)  has  been  investigated.  The  analysis  of  the  catalytic  activity  (which  was  assessed  on  the  content  of  aromatic  hydrocarbons)  in  the  temperature  range  350—425  °C  was  held.  It  has  been  determined  that  the  by  using  modified  catalyst  conversion  of  gasoline  the  content  of  aromatic  hydrocarbons  is  increased  ten-fold,  indicating  that  the  increase  in  the  activity  of  catalyst  twice  as  compared  with  the  unmodified.

Ключевые  слова:  прямогонный  бензин;  конверсия;  пентасил;  цеолит;  ZSM-5;  каталитическая  активность;  ароматические  углеводороды.

Keywords:  straight-run  gasoline;  conversion;  pentasil;  zeolite;  ZSM-5,  catalytic  activity;  aromatic  hydrocarbons.

В  настоящее  время  производство  бензинов  является  одной  из  главных  задач  в  нефтеперерабатывающей  промышленности  и  в  значительной  мере  определяет  развитие  этой  отрасли.  Постоянное  ужесточение  экологических  норм  по  содержанию  ароматических  углеводородов  в  неэтилированных  бензинах  стандартов  Евро-4  и  Евро-5  заставляет  производителей  непрерывно  совершенствовать  производство,  заменяя  существующие  процессы. 

Главные  технологические  процессы  производства  бензина  —  каталитический  крекинг  и  каталитический  риформинг.  Среди  них  наиболее  приоритетным  на  сегодняшний  день  является  цеоформинг  —  процесс  переработки  низкооктановых  бензиновых  фракций  в  высокооктановые  компоненты  топлива  на  цеолитсодержащих  катализаторах  [3]. 

Мировые  исследования,  проведенные  за  последние  два  десятилетия,  убедительно  доказывают,  что  перспективными  катализаторами  для  такого  типа  процессов  являются  высококремнеземные  цеолиты  типа  пентасил,  которые  гораздо  более  активны,  селективны  и  стабильны  в  целом  ряде  нефтехимических  процессов,  чем  применяемые  до  последнего  времени  каталитические  системы  на  основе  алюмоплатиновых  катализаторах. 

Особое  внимание  уделяется  синтетическому  цеолиту  —  ZSM-5,  обладающим  молекулярно-ситовой  способностью  к  избирательной  сорбции  углеводородов  с  определенным  размером  молекул  и  уникальными  кислотными  свойствами  поверхности  [2]. 

Целью  данной  работы  является  исследование  процесса  превращения  прямогонных  бензинов  газового  конденсата  Мыльджинского  месторождения  Томской  области  в  высокооктановые  компоненты  бензинов  на  цеолитном  катализаторе  Н-ЦКЕ-Г,  модифицированном  Sn₂O₃–Bi₂O₃.

Высококремнеземные  цеолиты  получали  из  щелочных  алюмокремнегелей  при  175—185  °С  в  течение  2—4  суток  с  использованием  органической  структурообразующей  добавки  —  гексаметилендиамина  —  в  качестве  темплата.  Затем  полученные  порошки  цеолитов  промывали  водой,  сушили  при  110  °С  в  течение  8  ч  и  прокаливали  при  550  °С  8  ч  [1]. 

По  данным  ИК-спектроскопии  и  рентгенофазового  анализа  синтезированные  цеолиты  соответствуют  высококремнеземным  цеолитам  типа  ZSM  с  силикатным  модулем  SiO₂/Al₂O₃=50.  За  меру  каталитической  активности  катализатора  принимали  количество  образовавшихся  в  жидких  продуктах  ароматических  углеводородов.

Исследования  по  превращению  прямогонных  бензиновых  фракций  газового  конденсата  проводили  на  проточной  каталитической  установке  со  стационарным  слоем  цеолитного  катализатора  в  области  температур  350—425  °С,  объемной  скорости  подачи  сырья  2  ч^-1  и  атмосферном  давлении. 

Анализ  газообразных  углеводородов  проводили  на  набивной  колонке  из  нержавеющей  стали,  наполненной  5  %-ым  NaOH  на  Al₂O₃  (фракция  0,25—0,50  мм),  жидких  углеводородов  —  на  капиллярной  колонке  из  кварцевого  стекла  с  нанесенной  неподвижной  фазой  ZB-1. 

Количественный  анализ  газообразных  и  жидких  продуктов  проводили  на  аппаратно-программном  комплексе  на  базе  газового  хроматографа  «Хроматэк-Кристалл  5000»  с  помощью  программы  обработки  «Хроматэк-Аналитик».  Погрешность  определения  газообразных  и  жидких  углеводородов  газохроматографическим  методом  —  2,5  %  отн.

Газовый  конденсат  Мыльджинского  месторождения  имеет  следующие  физико-химические  характеристики:  начало  кипения  —  31  °С,  конец  кипения  —  297  °С,  до  200  °С  выкипает  82  %  (об.)  фракции,  потери  и  остаток  составляют  10  %  (об.).  По  углеводородному  составу  прямогонная  бензиновая  фракция  состоит,  %  (мас.):  н-алканов  —  35,  изоалканов  —  41,  нафтенов  —  20  и  аренов  —  4.  Октановое  число  составляет  65  пунктов.

Основными  продуктами  превращения  прямогонной  бензиновой  фракции  на  цеолитном  катализаторе  являются  газообразные  и  жидкие  углеводороды  (табл.  1). 

Таблица  1.

Влияние  температуры  на  выход  (%,  мас.)  газообразных  и  жидких  продуктов  превращения  прямогонных  бензиновых  фракций

На  модифицированных  бинарными  системами  цеолитных  катализаторах  содержание  жидких  продуктов  с  увеличением  температуры  процесса  уменьшается,  а  количество  газообразных  продуктов  увеличивается  (табл.  1),  за  счет  повышения  глубины  превращения  углеводородного  сырья.

Не  зависимо  от  состава  каталитической  системы  (табл.  2)  основными  компоненты  газовой  фазы  являются  —  пропан  (≈60  %  мас.)  и  бутаны  (≈40  %  мас.),  которые  могут  быть  использованы  в  нефтехимии  в  качестве  сырья.  В  жидком  продукте  групповой  углеводородный  состав  отличается  незначительно.  С  повышением  температуры  процесса  с  350  до  425  ºС  в  образующихся  высокооктановых  компонентах  бензина  увеличивается  доля  ароматических  углеводородов  с  одновременным  уменьшением  количества  н-парафинов  и  повышаются  октановые  характеристики. 

Таблица  2.

Состав  и  содержание  (%  мас.)  жидких  продуктов  превращения  прямогонного  бензина  газового  конденсата

Наибольшей  каталитической  активностью  обладает  катализатор  Н-ЦКЕ-Г,  модифицированный  бинарной  системой  оксидов  3  %  (Sn₂O₃+Bi₂O₃),  на  котором  выход  ароматических  углеводородов  максимальный  и  составляет  26,6  и  46,6  %  при  350  и  425  ºС,  соответственно.  Каталитическая  система  Н-ЦКЕ-Г+1  %  (Sn:Bi=1:5)  обладает  наибольшим  выходом  целевого  жидкого  продукта  ≈72  %  мас.

Таким  образом,  проведенные  исследования  показали,  что  использование  модифицирующих  добавок  позволяет  получить  катализаторы  с  большей  каталитической  активностью  и  селективностью  для  процессов  переработки  прямогонных  бензиновых  фракций  газового  конденсата  в  высокооктановые  компоненты  бензина. 

Список  литературы:

1.Ерофеев  В.И.,  Коваль  Л.М.  Синтетический  цеолит  и  способ  его  получения  //  Патент  России  №  2313488.  2007.  Бюл.  №  36.

2.Кубасов  А.А.  Цеолиты  —  кипящие  камни  //  Соросовский  образовательный  журнал.  —  1998.  —  №  7.  —  C.  70—76.

3.Степанов  В.Г.,  Ионе  К.Г.  Производство  моторных  топлив  из  прямогонных  фракций  нефтей  и  газовых  конденсатов  с  применением  процесса  «Цеоформинг»//  Химия  в  интересах  устойчивого  развития.  —  2005.  —  №  6.  —  C.  809—822.