Розробка технології одержання ароматичних вуглеводнів та високооктанових компонентів моторних палив каталітичним перетворенням вуглеводневих газів деструктивних процесів переробки нафти. Дослідження впливу модифікаторів на каталітичну активність цеолітів.
Аннотация к работе
Ароматичні вуглеводні та високооктанові компоненти моторних палив в основному одержують з бензинових фракцій шляхом каталітичного риформінгу. Тому розробка нових процесів одержання ароматичних вуглеводнів та високооктанових компонентів моторних палив з нафтозаводських газів, які не завжди раціонально використовуються, є надзвичайно актуальною. Тематика досліджень є складовою частиною наукового напрямку кафедри хімічної технологї переробки нафти та газу Державного університету "Львівська політехніка" - "Розробка наукових основ одержання високооктанових компонентів моторних палив, поверхнево-активних речовин і допоміжних матеріалів з нафтової та газової сировини". Важливість та актуальність роботи підтверджується включенням її в координаційний план Міносвіти України "Наукові основи розробки нових технологій видобутку нафти та газу, газопромислового обладнання, поглибленої переробки нафти та газу з метою одержання високооктанових моторних палив, мастильних матеріалів, допоміжних продуктів і нафтохімічної сировини" за фаховим спрямуванням "Нафта і газ України" на період 1997 - 2001 роки. Мета роботи: Розробити наукові основи та технологію процесу одержання ароматичних вуглеводнів та високооктанових компонентів моторних палив каталітичним перетворенням нафтозаводських газів на висококремнеземистих цеолітах типу ZSM-5.Встановлено, що реакцію каталітичного перетворення алкенів С2-С4 з метою одержання ароматичних вуглеводнів термодинамічно можливо проводити в інтервалі температур 473-1000 К. В якості модельної вибрано реакцію каталітичного перетворення пропілену, оскільки цей вуглеводень займає проміжне положення по своїй каталітичній активності серед алкенів С2-С4 та знаходиться в значних кількостях в нафтозаводських газах. Каталітичне перетворення алкенів С2-С4 на цеолітах марок ЦВН та ЦВМ 2%мас.Zn вивчали в інтервалі температур 573-873 К , обємну швидкість змінювали в межах 100 - 10000год-1. Дослідження каталітичного перетворення пропілену на немодифікованому каталізаторі ЦВН (див. табл.1) показали, що в інтервалі температур 623-723 К ступінь перетворення пропілену є вищим ніж на каталізаторі ЦВМ 2%мас.Zn в аналогічних умовах і становить 95,2 - 99,8%. Таким чином, проведені дослідження показали, що при каталітичному перетворенні пропілену на ЦВМ 2%мас.Zn при температурі 773 К та обємній швидкості 1000 год-1 досягається максимальний вихід рідкого каталізату і селективність утворення ароматичних вуглеводнів (>90%).Розроблено наукові основи та технологію процесу одержання ароматичних вуглеводнів та високооктанових компонентів моторних палив каталітичним перетворенням нафтозаводських газів на висококремнеземистих цеолітах ЦВН та ЦВМ 2%мас.Zn. Показано, що модифікація цинком (2%мас.) каталізатора на основі ЦВМ підвищує селективність утворення ароматичних вуглеводнів при каталітичному перетворенні алкенів С2-С4, модифікація цинком каталізатора ЦВН не впливає на його активність та селективність. Вивчено основні закономірності протікання реакції перетворення алкенів (етилену, пропілену та бутилену) на створених каталізаторах на основі цеолітів ЦВМ та ЦВН в інтервалі температур 573 873 К та обємних швидкостей 250-10000 год-1. Вперше показано, що при каталітичному перетворенні алкенів, (на прикладі пропілену) на цеоліті ЦВН при температурі 623 К в інтервалі обємних швидкостей 500-1000 год-1 одержаний каталізат містить значну кількість ізоалканів (>70%). Вперше вивчено реакцію каталітичного перетворення бутилен-бутадієнової фракції, побічного продукту процесу піролізу вуглеводневої сировини, показано , що в оптимальних умовах вихід ароматичних вуглеводнів становить 75%.
План
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В НАСТУПНИХ ПУБЛІКАЦІЯХ
О.М. Мацяк, Л.В. Баб"як, Ю.В. Калічевський Каталітична ароматизація пропілену та бутану на модифікованих висококремнеземистих цеолітах // Вісник Львівського політехнічного інституту: Хімія, технологія речовин та їх застосування.-Львів.-1991.-N250.-С.122-123.
Л.В. Баб"як Л.В., Абаджев С.С., В.У. Шевчук, Петрів Г.В. Оптимізація реакції ароматизації пропілену на модифікованих висококремнеземистих цеолітах //- Вісник Держ. ун-ту "Львівська політехніка": Хімія, технологія речовин та їх застосування.-Львів.-1993. N270. -С.40-42.
Л.В. Баб"як, С.С. Абаджев, Г.В. Петрів Перетворення бутилен-бутадієнової фракції на цеоліті марки ЦВМ // Вісник ДУ "Львівська політехніка": Хімія, технологія речовин та їх застосування" -1994.-N276. -С.91-93.
Л.В. Баб"як, І.П. Дзіх, А.В. Гораль Вплив парціального тиску на протікання реакції ароматизації пропілену // Вісник ДУ "ЛП"-"Хімія, технологія речовин та їх застосування".-Львів.-1995.-N285.-С.80-82.
Л.В. Баб"як, І.П. Дзіх, В.У. Шевчук, Л.О.Дудник Вплив водню, метану та інертного розбавника на каталітичне перетворення пропілену //Вісник ДУ "ЛП"-"Хімія, техн. речовин та їх застосування" -Львів. -1996.-N298.-С.94-96.
С. Абаджев, Л. Баб"як, О. Мацяк, В. Грущак, М. Братичак Каталітичне перетворення бензинів на цеолітах типу ZSM-5 // Вісник ДУ "ЛП"-"Хімія, технологія речовин та їх застосування" -Львів. -1998.-N342. -С.106-109.
В.У. Шевчук В.У., С.С. Абаджев, И.П. Дзих, Т.И. Крупей, О.М. Мацяк, Л.В. Бабяк. Новые пути получения непредельных и ароматических углеводородов из природного, попутного и нефтезаводских газов //Материалы совещ.- конференции ВУЗОВ нефтегазового профиля по проблемам глубокой переработки нефти.-ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ.-М.-1990.-С.66-72.
I. Dzikh, O. Matsyak, L. Babiak, S. Abadjiev, V. Shevchuk Catalytic conversion of i-butane over zeolites pentasil type //The materials of II International Conference "Catalysis an Adsorption in Fuel Processing and Environmental Protection" -Poland.-1996. -P.75-80
Л.В. Баб"як, Дзіх І.П., Абаджев С.С., В.У.Шевчук Каталітична ароматизація пропілену на висококремнеземистих цеолітах ЦВМ та ЦВН // Деп. ДНТБ України. N133-Ук93.-Київ. -1993.-С.1-10.
В. Шевчук, І. Дзіх, С. Абаджев, О. Мацяк, Л. Баб"як Альтернативні шляхи одержання олефінів і аренів з вуглеводневих газів різного походження. // Тези наукової конференція "Стан і перспективи розвитку хемічної науки та промисловості в Західному регіоні України". -Львів.-1994.-С.93.
І.Дзіх , Л. Баб"як, С.Абаджев, В.Шевчук Розробка технології одержання аренів з нафтозаводських газів //Тези конференції НТШ "Стан і перспективи розвитку нафтопереробки та нафтохімії в Україні".-Львів.-1994.-С.37.
Шевчук В.У., Абаджев С.С., Баб"як Л.В., Мацяк О.М., Дзіх І.П. Технологія одержання аренів з нафтозаводських газів//Тези науково-практ. конф."Львівські хімічні читання" присвячена памяті акад. Р. Кучера.-Львів.-1995. -С.121.
І.П. Дзіх, О.М. Мацяк, Л.В. Баб"як, С.С.Абаджев, В.У.Шевчук Одержання високооктанових компонентів моторних пальних з супутнього нафтового газу //Тези науково-практ. конференції УНГА "Нафта і газ України".-Львів.-1995.-Т.2.-С.97.
І.П. Дзіх, О.М. Мацяк, Л.В. Баб"як, В.О. Лобов, С.С. Абаджев, В.У.Шевчук Технологія одержання аренів з нафтозаводських газів // Тези науково-практ. конференції УНГА "Нафта і газ України".-Львів.-1995.-Т.2.-С.143.
I.P. Dzikh, O.M. Matsyak, L.V.Babiak, S.S.Abadjiev and V.U.Shevchuk Aromatization of propene, butane and their mixtures in microreactor and pilot plant // The thesis of Second European Congress on Catalysis "EUROPACAT-II". -Maastricht (Netherlands).-1995.-P.792-795.
L.V. Babiak, O.M. Matsyak, I.P. Dzikh, S.S. Abadjiev, V.U.Shevchuk Sequense of steps in aromatization reaction of i-butane and propene over ZSM-5 zeolite // The Thesis of Third European Congress on Catalysis "EUROPACAT-III" -Krakow. -1997. -P.261.