ИССЛЕДОВАНИЕ  КИНЕТИКИ  ГИДРИРОВАНИЯ  АРОМАТИЧЕСКИХ  УГЛЕВОДОРОДОВ  НА  АЛЮМОПЛАТИНОВЫХ  КАТАЛИЗАТОРАХ

Шайжанов  Нуриман  Серикболатович

студент  Уфимского  государственного  нефтяного  технического  университета,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

E-mail:  nurimanshaizhanov@gmail.com

Загидуллин  Шамиль  Галиевич

студент  Уфимского  государственного  нефтяного  технического  университета,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

E-mail:  zagidullin-shamil@mail.ru

Ахметов  Артур  Вадимович

аспирант  Уфимского  государственного  нефтяного  технического  университета,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

E-mail:  fogin@mail.ru

Габдраупов  Артур  Радикович

аспирант  Уфимского  государственного  нефтяного  технического  университета,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

E-mail: 

Ахметов  Арслан  Фаритович

д-р  техн.  наук,  зав.  кафедрой  «Технология  нефти  и  газа»,  член-корр.  АН  РБ,  профессор  Уфимского  государственного  нефтяного  технического  университета,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

E-mail: 

INVESTIGATION  OF  THE  KINETICS  OF  THE  PROCESS  OF  AROMATIC  HYDROCARBONS  HYDROGENATION  USING 

PLATINUM-ON-ALUMINA  CATALYST

Shajzhanov  Nuriman  Serikbolatovich

student  of  Ufa  State  Petroleum  Technical  University,  Ufa

Zagidullin  Shamil  Galievich

student  of  Ufa  State  Petroleum  Technical  University,  Ufa

Akhmetov  Arthur  Vadimovich

postgraduate  student  of  Ufa  State  Petroleum  Technical  University,  Ufa

Gabdraupov  Arthur  Radikovich

postgraduate  student  of  Ufa  State  Petroleum  Technical  University,  Ufa

Akhmetov  Arslan  Faritovich

head  of  department  «Oil  and  gas  technology»,  Doctor  of  Technical  Sciences,  professor  of  Ufa  State  Petroleum  Technical  University,  Ufa

АННОТАЦИЯ

В  данной  работе  исследована  кинетика  гидрирования  ароматических  углеводородов  на  алюмоплатиновых  катализаторах.  Найдены  константы  реакций  при  различных  температурах.  Было  определено,  что  реакции  гидрирования  концентратов  моно-  и  бициклических  ароматических  углеводородов  имеют  первый  порядок  по  сырью,  порядок  реакций  по  водороду  для  проводимых  условий  равен  нулю. 

ABSTRACT

In  this  work  the  kinetics  of  hydrogenation  of  the  aromatic  hydrocarbons  using  Pt/Al₂O₃  catalyst  has  been  investigated.  Constants  of  the  hydrogenation  reactions  for  different  temperatures  have  been  measured.  It  has  been  determined,  that  the  hydrogenation  reactions  for  concentrates  of  mono-  and  bicyclic  aromatic  hydrocarbons  have  first  order  for  feedstock,  the  order  of  the  reactions  is  zero  for  hydrogen  in  the  interval  of  studied  technological  parameters.

Ключевые  слова:  кинетика  реакций;  ароматические  углеводороды;  порядок  реакции  гидрирования.

Keywords:  kinetics  of  chemical  reactions;  aromatic  hydrocarbons;  order  of  the  hydrogenation  reactions.

При  исследовании  кинетики  протекания  целевых  реакций  процесса  важным  является  определение  их  порядка.  Знание  порядка  реакции  дает  возможность  дальнейшего  построения  кинетической  модели  процесса.  Целью  данной  работы  является  исследование  кинетики  реакций  гидрирования  концентратов  ароматических  углеводородов.

В  исследовании  использовались  2  вида  сырья  —  фракции  180—320  °С  (сырье  А)  и  220—300  °С  (сырье  В),  выделенные  из  остатков  производства  ксилолов.  Особенностью  данного  сырья  является  то,  что  они  полностью  состоят  из  ароматических  углеводородов  и  не  содержат  серы.  Хроматографический  анализ  показал,  что  сырье  А  состоит  из  70  %  моно-,  28  %  би-  и  2  %  трициклических  ароматических  углеводородов,  сырье  В  —  из  21  %  моно-  и  79  %  бициклических  ароматических  углеводородов.

По  причине  отсутствия  серы  для  гидрирования  сырья  возможно  применение  высокоактивных  катализаторов  на  основе  платины  —  в  ходе  исследований  использовался  алюмоплатиновый  катализатор  0,6  %  Pt/Al₂O₃.  Опыты  проводились  на  пилотной  лабораторной  установке  проточного  типа.

В  результате  проведенной  работы  были  построены  графические  зависимости  степеней  превращения  x  от  фиктивного  времени  реакции  τ  (рисунки  1  и  2),  которые  показали  нам,  что  порядок  реакции  по  сырью  в  исследуемом  процессе  отличается  от  нулевого.

Рисунок  1.  Зависимость  степени  превращения  сырья  А  от  фиктивного  времени  реакции  (давление  4,0  МПа,  температура  275  °С,  соотношение  Н₂:сырье  1500  об.)

Рисунок  2.  Зависимость  степени  превращения  сырья  В  от  фиктивного  времени  реакции  (давление  6,0  МПа,  температура  325  °С,  соотношение  Н₂:сырье  1500  об.)

Согласно  методике,  изложенной  в  источнике  [1],  для  проверки  первого  порядка  реакции  были  построены  графические  зависимости  между    и  τ.

Рисунок  3.  Интегральная  зависимость  для  реакции  гидрирования  сырья  А  (давление  4,0  МПа,  температура  275  °С,  соотношение  Н₂:сырье  1500  об.)

Рисунок  4.  Интегральная  зависимость  для  реакции  гидрирования  сырья  В  (давление  6,0  МПа,  температура  325  °С,  соотношение  Н₂:сырье  1500  об.)

Из  графиков  видно,  что  полученные  точки,  с  учетом  погрешности,  лежат  на  одной  прямой,  значит  реакции  гидрирования  сырья  А  и  В  имеют  первый  порядок  по  сырью,  что  соответствует  их  стехиометрическим  коэффициентам  в  исходных  уравнениях  реакций  гидрирования. 

На  основании  полученных  данных  были  определены  константы  скорости  реакции  гидрирования  для  сырья  А  и  В,  которые  определялись  как  тангенс  угла  наклона  полученной  прямой  интегральной  зависимости.  Были  получены  следующие  значения:

·для  сырья  А  при  давлении  4,0  МПа  и  соотношении  Н₂:сырье  1500  об.:  k_200°С  =1,17  ч^-1;  k_225°С  =1,58  ч^-1;  k_250°С  =1,74  ч^-1;  k_275°С  =  3,30  ч^-1.

·для  сырья  В  при  давлении  6,0  МПа,  температуре  325  °С  и  соотношении  Н₂:сырье  1500  об.  константа  скорости  составила  k_325°С  =  2,58  ч^-1.

В  ходе  исследований  водород  брался  при  высоких  давлениях  и  со  значительным  избытком.  Опыты  показали,  что  при  исследуемых  значениях  технологических  параметров  малые  изменения  концентрации  водорода  не  приводят  к  заметным  изменениям  скорости  реакций  гидрирования,  таким  образом,  порядок  реакций  гидрирования  по  водороду  можно  принять  нулевым.

В  результате  исследования  было  определено,  что  суммарный  порядок  целевых  реакций  равен  единице,  при  использовании  рекомендуемых  технологических  параметров  конверсия  сырья  зависит  от  концентрации  ароматических  углеводородов  в  первой  степени  и  не  зависит  от  концентрации  водорода.  Были  также  определены  константы  скорости  для  реакций  гидрирования  сырья  А  и  В.  Полученная  информация  дает  нам  возможность  для  дальнейшего  построения  кинетической  модели  процесса  гидрирования  концентратов  ароматических  углеводородов.

Список  литературы:

1.Безденежных  А.А.  Инженерные  методы  составления  уравнений  скоростей  реакций  и  расчета  кинетических  констант,  Ленинград:  Химия,  1973  —  256  с.