технологии
Разработка новых каталитических систем на основе цеолитов, модифицированных органическими солями, для оптимизации качества
автомобильных бензинов
DEVELOPMENT OF NEW CATALYTIC SYSTEMS BASED ON ORGANIC SALT MODIFIED ZEOLITES TO OPTIMIZE MOTOR
GASOLINE QUALITY
E. ZELENSKAYA, CJSC SRIDS InjGeo I. MALIKOV, I. ZAVALINSKAYA, Kuban GTU
The article suggests the possibility to carry out the process of sweetening low octane HC fractures using various
organically modified zeolite catalysts in mild reaction conditions
Key words: CJSC SRIDS InjGeo, octane number, zeolite containing catalyst, sweetening, gasoline, petroleum
Е.А. ЗЕЛЕНСКАЯ,
аспирант, инженер технологического отдела
ЗАО «НИПИ «Инжгео»
И.В. МАЛИКОВ,
к.т.н., доцент,
КубГТУ
И.С. ЗАВАЛИНСКАЯ,
к.т.н., доцент,
КубГТУ
В настоящее время в связи с численным увеличением парка автомобилей, работающих на высокооктановом бензине, потребность в низкооктановом топливе начала заметно снижаться. Большинство заводов, находящихся на территории РФ, имеют невысокий выход бензина на одну тонну перерабатываемой нефти, он составляет 15,6%. В России мала доля процессов вторичной нефтепереработки (18% против 53% в США), которые дают технологичные и экологически безопасные высокооктановые компоненты.
За последние годы вопросы качества и применения автомобильных бензинов приобрели совершенно новое значение и оказались в одном ряду с важнейшими проблемами, от решения которых зависят технический прогресс и развитие экономики.
Бензин, получаемый из нефти простой перегонкой (такой бензин называется пря-могонным), имеет низкое октановое число: в пределах 41 - 56. Для повышения октанового числа используют методы вторичной переработки нефти (термический и
каталитический крекинг, риформинг) или компаундирование с высокооктановыми компонентами (ВОК).
Получение высокооктановых компонентов автомобильного топлива из низкооктанового сырья возможно путем его каталитической переработки. При этом входящие в состав сырья углеводороды вступают на активных центрах катализатора в реакции крекинга, алкилирования, изомеризации, дегидроциклизации, ароматизации, гидрирования или дегидрирования. В конечном итоге продуктами превращения являются высокооктановые изомерные и ароматические углеводороды.
Несмотря на существование широкого набора известных катализаторов, химическая технология и органический синтез постоянно нуждаются в новых, более эффективных и экологически приемлемых катализаторах, реакционных средах и растворителях. При разработке и усовершенствовании промышленных процессов основного и тонкого органического синтеза, также как и в нефтехимии, необходимы новые подходы к решению существующих экономических
В статье
проанализирована
возможность
проведения процесса
облагораживания
низкооктановых
углеводородных
фракций, с
использованием
различных органически
модифицированных
цеолитных
катализаторов, при
мягких реакционных
условиях.
Представленная статья является актуальной в связи с ужесточением требований к составу автомобильных топлив, а также с борьбой за снижение экологической нагрузки при проведении реактивации катализаторов глубокой переработки нефтяного сырья.
технологии
Табл. Результаты расчета состава бензиновой композиции до и после использования цеолитсодержащих органически
модифицированных катализаторов
Компонент До облагораживания прямогонной бензиновой фракции После облагораживания прямогонной бензиновой фракции
% масс. Октановое число (ИМ) % масс. Октановое число (ИМ)
Прямогонный бензин 22,7 55 33 68
Риформат 37 95 26,7 95
Алкилат 10 91 10 91
Бензин каталитического крекинга 14 92 14 92
МТБЭ 15 125 15 125
ММА 1,3 280 1,3 280
Итого 100 92 100 92
и экологических проблем, связанных с большими энергетическими затратами и загрязнением окружающей среды.
В последние несколько десятилетий в нефтеперерабатывающей промышленности широко используется новый класс гетерогенных катализаторов, кристаллических, полифункционального действия - это синтетические цеолиты.
Активность цеолитов во многих реакциях как минимум на порядок превышает активность ранее известных катализаторов, при этом целый ряд превращений на цеолитах протекает с абсолютной селективностью. В основном благодаря этим особенностям цеолитные катализаторы нашли быстрое и широкое промышленное применение. В особенности в химии и химической технологии переработки углеводородного сырья.
В настоящее время ведутся разработки использования цеолитных катализаторов, модифицированных органическими солями [1,2,3]. За счет использования ионообменных свойств, строго упорядоченной структуры и распределению молекул органических солей в цеолитах удается получить эффективные и селективные катализаторы гидрокрекинга, гидрогенизации, изомеризации, ароматизации, алкилирования и других процессов. С появлением этого нового типа катализаторов у ученых появилась надежда, что использование цеолитов в качестве модификаторов цеолитсодержащих катализаторов органических соединений поможет улучшить ряд технологических процессов и создать новые процессы «зеленой» химии.
Основным достоинством использования органических солей в качестве модификаторов цеолитсодержащих катализаторов является снижение температурного порога их активации. При этом процесс каталитического облагораживания низкооктановых бензиновых фракций, приводящий к повышению октанового числа бензина, протекает при достаточно «мягких» технологических условиях: атмосферном давлении, температуре в 100 - 150°С и объемных скоростях сырьевого потока от 1 до 6 ч-1. Кроме того, катализатор не чувствителен к серосодержащим соединениям.
Такие условия эксплуатации позволяют устанавливать реактор с катализатором после шлема отбензи-нивающей или атмосферной колонны в установках АТ
и АВТ (перед сепаратором). Октановое число прямо-гонного бензина - основы композиции для составления автомобильных бензинов товарных марок - повышается в данном процессе на 8 - 13 пунктов (в зависимости от характеристик сырья). При этом существенно улучшаются экологические свойства получаемого бензина, т. к. прирост октанового числа происходит за счет увеличения содержания изомерных парафинов и небольшого количества замещенных ароматических соединений. Как видно из приведенного ниже состава бензиновой композиции товарной марки А-92, за счет прироста октанового числа основы снижается содержание дорогостоящих высокооктановых компонентов, что положительно влияет и на экономические показатели процесса.
Таким образом, основным достоинством таких катализаторов является возможность повышения октанового числа прямогонной бензиновой фракции без дополнительных энергетических затрат: на остаточном тепле отходящего из ректификационной колонны газового потока, при атмосферном давлении, без принудительной циркуляции.
Литература
1. Зеленская Е.А., Завалинская И.С., Петренко П.А., Гончаров Д.Е., Маликов И.В. Использование рецикла газов как способ снятия экологической нагрузки при регенерации катализаторов облагораживания бензиновых фракций // Экспозиция. Нефть. Газ № 3. 2011. С. 36 - 37.
2. Зеленская Е.А. Исследование влияния модифицирующих добавок на характеристики продуктов облагораживания прямогонной бензиновой фракции // Экспозиция. Нефть. Газ № 4. 2011. С. 31 - 32.
3. Зеленская Е.А., Ясьян Ю.П., Завалинская И. С., Илларионова В.В. Исследование процесса облагораживания низкооктановой бензиновой фракции на органически модифицированных цеолитных катализаторах // Экспозиция. Нефть. Газ № 5. 2011. С. 48 - 4. ■
Ключевые слова: октановое число, цеолитсодержащий катализатор, облагораживание, бензин
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.