Термокаталитический крекинг мазута в присутствии тетрахлорферрата натрия на цеолитсодержащем носителе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлены результаты исследования термокаталитического превращения мазута западносибирской нефти в реакторе проточного режима подачи сырья при атмосферном давлении на 94%-ном декатионированном цеолите Y в Н-форме с микро-, мезо-, макропористой иерархической структурой, с нанесением на него комплексной соли NaFeCl4 в количестве 5 мас.%. Установлено, что в синтезированном катализаторе внесение соли практически не изменяет степень кристалличности носителя, которая составила 89,93%. Показано, что ионный обмен Na+ на Н+ повышает термическую стабильность носителя, а модифицированная каталитическая система термически достаточно стабильна: при температуре 700оС потеря массы не превышает 6%. Установлено, что выход газообразных продуктов С1–С4 возрастает с повышением температуры и времени контакта мазута как с немодифицированным носителем, так и с модифицированной каталитической системой (снижение объемной скорости подачи сырья). Показано, что жидкие продукты являются промежуточными соединениями термокаталитической деструкции мазута, т.е. не только образуются, но и каталитически расходуются с образованием более низкомолекулярных углеводородов. Для получения целевых продуктов термокаталитической деструкции мазута (газы или жидкие нефтепродукты) желаемого состава следует экспериментально подбирать температуру процесса и объемную скорость подачи сырья, учитывая параллельно-последовательные стадии крекинга.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Самат Рифович Сахибгареев

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4653-0897
Россия, Уфа

Альбина Дарисовна Бадикова

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4696-4342
Россия, Уфа

Иван Михайлович Борисов

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6815-4749
Россия, Уфа

Маргарита Рустамовна Султанова

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-4493-0993
Россия, Уфа

Альфира Наилевна Хазипова

Институт нефтехимии и катализа (ИНК) УФИЦ РАН

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2643-8233
Россия, Уфа

Список литературы

  1. Хаджиев С.Н., Кадиев Х.М., Кадиева М.Х. Синтез и свойства наноразмерных систем — эффективных катализаторов гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья // Нефтехимия. 2014. Т. 54. № 5. С. 327–351. https://doi.org/10.7868/S0028242114050062 [Khadzhiev S.N., Kadiev Kh.M., Kadieva M.Kh. Synthesis and properties of nanoscale systems — effective catalysts for the hydroconversion of heavy oil feedstock // Petrol. Chemistry. 2014. V. 54. № 5. P. 323–346. https://doi.org/10.1134/S0965544114050065]
  2. Иванова А.С., Корнеева Е.В., Бухтиярова Г.А., Нуждин А.Л., Буднева А.А., Просвирин И.П., Зайковский В.И., Носков А.С. Гидрокрекинг вакуумного газойля в присутствии нанесенных Ni-W-катализаторов // Кинетика и катализ. 2011. Т. 52. № 3. С. 457–469.
  3. Meng X., Xu C., Gao J., Zhang Q. Effect of catalyst to oil weight ratio on gaseous product distribution during heavy oil catalytic pyrolysis // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2004. V. 43. Is. 8. P. 65–70. https://doi.org/10.1016/j.cep.2003.09.003
  4. Ершов Д.С., Хафизов А.Р., Мустафин И.А., Станкевич К.Е., Ганцев А.В., Сидоров Г.М. Современное состояние и тенденции развития процесса каталитического крекинга // Fundamental research. 2017. № 12. С. 282–285.
  5. Kondrasheva N.K., Vasil’ev V.V., Boitsova A.A. Study of Feasibility of Producing High-Quality Petroleum Coke from Heavy Yarega // Oil Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2017. V. 52. № 6. P. 663–669. https://doi.org/10.1007/s10553-017-0758-x
  6. Lappas A.A., Iatridis D.K., Papapetrou M.C., Kopalidou E.P., Vasalos I.A. Feedstock and catalyst effects in fluid catalytic cracking. Comparative yields in bench scale and pilot plant reactors // Chemical Engineering J. 2015. V. 278. P. 140–149. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.11.092
  7. Нефедов Б.К., Радченко Е.Д., Алиев Р.Р. Катализаторы процессов углубленной переработки нефти. М.: Химия, 1992. 224 с.
  8. Морозов М.А., Акимов А.С., Федущак Т.А., Журавков С.П., Власов В.А., Сударев Е.А., Восмериков А.В. Крекинг тяжелого углеводородного сырья в присутствии кобальта // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 2. С. 33–38. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-2-33-38
  9. Naranov E.R., Dement’ev K.I., Gerzeliev I.M., Kolesnichenko N.V., Roldugina E.A., Maksimov A.L. The Role of Zeolite Catalysis in Modern Petroleum Refining: Contribution from Domestic Technologies // Petrol. Chemistry. 2019. V. 59. № 3. P. 247–261. https://doi.org/10.1134/S0965544119030101
  10. Sakhibgareev S.R., Tsadkin M.A., Badikova A.D., Gumerova E.F. Catalysts for destruction of hydrocarbon raw materials based on barium chloride // ChemChemtech. 2022. V. 65. № 9. P. 64–73. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226509.6535
  11. Сахибгареев С.Р., Цадкин М.А., Бадикова А.Д., Батраева О.А., Осипенко Е.В. Высокотемпературная каталитическая деструкция мазута на модифицированном катализаторе на основе хлоридов металлов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2020. № 10. C. 12–14.
  12. Badikova A.D., Tsadkin M.A., Sakhibgareev S.R., Gumerova E.F., Rullo A.V. Catalytic cracking of fuel oil on a zeolite-containing chloroferrate catalysts // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2022. V. 58. I. 3. P. 469–473.
  13. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 627 с.
  14. Мирский Я.В., Дорогочинский А.З., Злотченко В.Н., Мегедь Н.Ф. Синтетические цеолиты и их применение в нефтепереработке и нефтехимии. Цеолитные катализаторы и адсорбенты. Грозный: ЦНИИТЭнефтехим, 1967. 88 с.
  15. Ali M.A., Tatsumi T., Masuda T. Development of heavy oil hydrocracking catalysts using amorphous silica-alumina and zeolites as catalyst supports // Applied Catalysis A: General. 2002. V. 233. I. 1–2. P. 77–90. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00121-7
  16. Sahu R., Son B.J., Im J.S., Jeon Y.P., Lee C.W. A review of recent advances in catalytic hydrocracking of heavy residues // J. of Industrial and Engineering Chemistry. 2018. V. 27. Р. 12–24. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2015.01.011
  17. Fumoto E., Sugimoto Y., Sato S., Takanohashi T. Catalytic cracking of heavy oil with iron oxide-based catalysts using hydrogen and oxygen species from steam // J. of the Japan Petroleum Institute. 2015. V. 58. I. 5. P. 329–335. https://doi.org/10.1627/jpi.58.329
  18. Nguyen-Huy C., Shin E.W. Amelioration of catalytic activity in steam catalytic cracking of vacuum residue with ZrO2-impregnated macro–mesoporous red mud // Fuel. 2016. V. 179. P. 17–24. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.03.062
  19. Минскер К.С., Масагутов Р.М., Куковицкий М.М., Цадкин М.А., Иванова С.Р., Цыпышева Л.Г., Морозов Б.Ф., Таймолкин Н.М., Юнкин А.И., Курочкина Е.Е. Способ получения С3–С4-углеводородов // А.с. № 1342911 СССР. Б.И. 1988. № 37. C. 3.
  20. Ениколопов Н.С., Иванова С.P., Гимаев Р.Н., Берлин А.А., Минскер К.С., Цадкин М.А., Гумерова Э.Ф., Теляшев Г.Г. Способ получения С4-углеводородов // А.с. № 1216195 СССР. Б.И. 1987. № 9. 3 с.
  21. Al-Khattaf S. The influence of Y-zeolite unit cell size on the performance of FCC catalysts during gas oil catalytic cracking // Applied Catalysis A: General. 2002. V. 231. I. 1–2. P. 293–306.
  22. Гликин M.A., Тарасов В.Ю., Зубцов Е.И., Черноусов Е.Ю. Исследование процесса деструктивной переработки углеводородов в неорганических расплавах. Влияние управляющих параметров // Технологический аудит и резервы производства. 2015. Т. 3. № 4. С. 57–63.
  23. Сахибгареев С.Р., Цадкин М.А., Бадикова А.Д., Казанцева Д.И., Арсланова Я.М., Давудов М.Э. Каталитический крекинг тяжелого вакуумного газойля на хлорферратном катализаторе // Вестник Башкирского университета. 2022. Т. 27. № 4. С. 981–986.
  24. Хазипова А.Н. Синтетические фожазиты в димеризации α-метилстирола: дис. … канд. хим. наук: Институт нефтехимии и катализа РАН, Уфа, 2007. 109 с.
  25. Оборудование и методология для определения группового углеводородного состава тяжелых нефтепродуктов. Ссылка доступа: http://inhp.ru/ uploads/presentations/Metodologiya_i_oborudovaniye/ Gradient_М.pdf?ysclid=m45ybhxszd926200834 (дата обращения 15.06.2024)
  26. Минскер К.С., Иванова С.Р., Биглова Р.З. Комплексы хлоридов металлов с протонодонорными соединениями — перспективные катализаторы полифункционального действия для электрофильных процессов // Успехи химии. 1995. Т. 64. № 5. С. 462–478.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки термокаталитической переработки высококипящего нефтяного сырья с насыпным слоем катализатора: 1 — узел ввода сырья, 2 — редуктор давления, 3 — стеклянный реактор с катализатором, 4 — трубчатая печь, 5 — холодильник Либиха, 6 — приемник дистиллята, 7 — резервуар для охлаждения, 8 — термопара, 9 — электронный регулятор температуры, 10 — счетчик газовый барабанный ГСБ-400М, 11 — баллон с инертным газом.

Скачать (183KB)
3. Рис. 2. Рентгенограммы образцов цеолита Y: 1) NaY; 2) HYmmm; 3) HYmmm + 5% активной добавки.

Скачать (91KB)
4. Рис. 3. Дериватограммы образцов цеолитов NaY, HYmmm, HYmmm + 5% активной добавки.

Скачать (96KB)
5. Рис. 4. СЭМ-изображения: а) исходного носителя HYmmm Х1000; б) металлхлоридного катализатора Х1000.

Скачать (400KB)
6. Рис. 5. Контурные графики оптимизации и прогнозирования по выходам целевых продуктов реакции термокаталитической деструкции мазута западносибирской нефти: а) выход газообразных углеводородов; б) выход жидкой фракции; в) выход светлых; г) выход бензиновой фракции.

Скачать (473KB)

© Российская академия наук, 2025