microbik.ru
1
ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.АУЭЗОВА
Научная работа:

«ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИРОВАННОГО РЕНИЕМ КАТАЛИЗАТОРА НА ПРОЦЕСС КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ВАКУУМНОГО ГАЗОЙЛЯ КАЛАМКАССКОЙ НЕФТИ»

Белобородова А.Е.
Актуальность работы. На сегодняшний день для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности многих стран мира необходимы перспективные проекты в сфере высоких технологий. Динамичное развитие нефтегазовой отрасли, является особенно важной для Казахстана, обладающего крупнейшими запасами нефти, с целью переработки углеводородного сырья в ценнейшие нефтепродукты. В связи с этим в будущем ожидаются крупные изменения в мировой нефтеперерабатывающей промышленности. Основной тенденцией развития нефтепереработки и нефтехимии будет разработка новейших каталитических технологий и внедрение их в производство в связи с устойчивым развитием нефтеперерабатывающей промышленности.

На современном этапе развития нефтеперерабатывающей промышленности процесс каталитического крекинга приобретает особое значение, так как позволяет перерабатывать различные нефтяные фракции, в том числе тяжелые дистилляты, в продукты пригодные для использования в качестве моторных, дизельных, котельных топлив, сырья для нефтехимического производства, технологии резиновых изделий, а так же продукты ароматического строения. При каталитическом крекинге протекают реакции расщепления и изомеризации, которые способствуют повышению октанового числа бензина. Эффективность процесса каталитического крекинга, в основном, определяется свойствами используемых катализаторов, параметрами технологических процессов и составом перерабатываемого сырья.

В связи с этим, было решено рассмотреть процесс каталитического крекинга на алюмосиликатных катализаторах. Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина с октановым числом 90-92 по исследовательскому методу.

Цель работы: Разработка более активных катализаторов для процесса крекинга с целью повышения выхода и качества целевых продуктов.

Научная новизна: Изучены влияния добавок рения на активность и регенерируемость катализаторов крекинга. Определено оптимальное содержание рения в составе катализатора, найдены промотирующие добавки к катализаторам крекинга на основе отходов свинцового производства.

Исследована возможность повышения октановой характеристики бензина прямой гонки при облагораживании на алюмосиликатном катализаторе и его модифицированных образцах.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
На начальном этапе нашего исследования были изучены физические характеристики вакуумного газойля Каламкасской нефти. Полученные данные позволили сделать вывод о целесообразности использования данного продукта первичной переработки нефти в качестве сырья процесса каталитического крекинга.
Свойства вакуумного газойля Каламкасской нефти:

Таблица 1

Характеристики

Каламкасская нефть

Плотность

0,859

Температура застывания, °С

37

Температура вспышки, °С

99

Вязкость, мм

18,879

Молекулярная масса

374,879

Вязкостно-весовая константа

24,765



На следующем этапе исследования был проведен ряд опытов. При этом менялись технологические характеристики (объемная скорость подачи сырья, температура). На заключительном этапе был проведен процесс каталитического крекинга с использованием модификатора, содержащего рений. Выбор модификатора зависел от характеристик и относительно нового применения его для вакуумных газойлей нефтей Южно-Казахстанского региона.
В качестве катализатора был использован Цеокар-6. В следующей таблице представлены характеристики используемого катализатора:
Характеристика катализатора ЦЕОКАР-6:

Таблица 2

Наименование

Индекс

актив-

ности

% вес

Индекс

стабиль-

ности

% вес

Насып-

ной вес,

г\см3

Удельная

поверх-

ность

м

Общий

объем

пор

см

ЦЕОКАР-6

48,3

46,0

0,650

260

0,50



В таблице 3 приведены данные о выходе продуктов крекинга в зависимости от температуры, объемной скорости подачи сырья на катализаторе ЦЕОКАР-6, а также с использованием рениевого модификатора:
Выход продуктов крекинга в зависимости от температуры:

Таблица 3

Темпе-ратура,

°С


Объемная скорость подачи сырья, ч


Выход продуктов, % масс.


Бензин


Газ


Легкий газойль


Тяжелый газойль


Кокс


Потери


430

1.0

41.5

3.0

53.0

6.0

1.5

1.0

1.5

40.3

6.3

54.6

5.7

1.3

1.0

450

1.0

42.1

5.5

56.8

5.8

2.4

1.0

1.5

40.9

6.8

56.3

4.8

2.8

1.0

470

1.0

43.7

7.1

59.5

4.1

3.6

1.0

1.0 ( +Re)

45.0


8.32


40.8


3.2


2.0


0.67


1.5

42.6

7.5

57.7

3.6

3.0

1.0


Было установлено, что оптимальным температурным режимом является 470°С. Именно при этой температуре было решено провести опыт с использованием рениевого модификатора.

Модифицирование катализаторов проводилось методом пропитки промышленного катализатора Цеокар-6 солями рения. Рений вводили в виде хлорида рения.
Изменение активности и селективности алюмосиликатного катализатора в зависимости от содержание рения

Таблица 4

Продукты

Алюмосиликатный катализатор

Содержание рения, % масс

1*10-4

2*10-4

5*10-3

2*10-2

2*10-1

Бензин

44,0

45,0

38,0

36,61

34,21

Легкий газойль

41,8

40,80

43,21

44,92

45,92

Тяжелый газойль

4,2

3,20

5,15

5,21

5,83

Газ

7,0

8,30

9,52

8,79

9,06

Кокс

1,8

2,00

2,75

3,03

3,62

Потери

1,2

0,67

1,42

1,51

1,41



Поскольку основными показателями качества катализаторов крекинга является их крекирующая активность и селективность, то эти показатели были использованы для оценки качества модифицированных образцов. Из данных Таблицы 4 видно, что активность катализатора в зависимости от содержания рения в области концентраций 2*10-4-2*10-2вес проходит через максимум. Незначительная (1*10-4) концентрации рения повышает активность алюмосиликатного катализатора на 5,0 и 6,00%. Увеличение содержание рения от 2*10-4 до 5*10-3% приводят к уменьшению активности от 45, 0 до 38,0% , т.е становится практически одинаковым с активностью исходного катализатора, а при повышении содержания рения до 2*10-1%, активность катализатора понижается до 34,2%.

Надо отметить, что глубина превращения сырья на модифицированных катализаторах поддерживается за счет увеличения выхода бензина. Так, на катализаторе с содержанием 1*10-4% рения выход бензина составляет 44,0%. Селективность катализатора оценивается отношением бензина к глубине превращения: бензин:газ, бензин:кокс, бензин:газ. Добавка всего в 2*10-1% рения увеличивает селективность исходного катализатора на 15 единиц.

С увеличением содержания рения повышается и коксоотложение. Видимо, с повышением содержания рения в составе катализатора, усиливается реакция дегидрирования, которая способствует образованию больших количеств непредельных углеводородов, а они, в свою очередь, способствуют образованию кокса и уменьшают активность катализатора. Небольшие концентрации рения и марганца в составе катализаторов подавляют реакцию коксообразования. Характер влияния рения на выходы продуктов крекинга определяется их концентрацией в составе катализатора. Бензины, полученные при крекинге на катализаторах со значительным количеством рения, характеризуются повышенными значениями плотности. В углеводородном составе бензина с повышением содержания модификатора увеличивается количество ароматических и непредельных углеводородов.

Таким образом, сравнение активности модифицированных образцов исследованных катализаторов показывает, что величина промотирующего эффекта зависит от концентрации рения.

Вывод. Таким образом, исследования показали, что введение в сырье рениевого модификатора увеличивает выход целевого продукта (бензина) на 1,3%, снижает коксообразование, уменьшает выход тяжелого газойля и увеличивает выход газов, которые являются ценным сырьем для нефтехимии.

Проведенные исследования показывают возможность разработки нового промышленного процесса, который позволит увеличить глубину переработки нефти и количество товарных топлив на НПЗ Казахстана.

Практическая ценность. Разработанные катализаторы могут быть использованы на нефтеперерабатывающих заводах топливного варианта.

Показана целесообразность реализации отхода свинцового производства в виде промотирующей добавки к катализаторам крекинга.

Публикации. Основное содержание работы было опубликовано в двух статьях.

Роль исполнителя: Поиск и изучение литературы по данной работе, подготовка и постановка эксперимента. Выполнение эксперимента, анализ полученных данных и их объяснение. Оформление и написание научной работы.