 |
Исследование превращений н-гексана и бензиновых фракций на платинусодержащих катализаторах
|
|
|
|
Введение платины в структуру катализатора усиливает его изомеризующую способность. Ниже представлены результаты испытаний платинусодержащих катализаторов в процессе безводородной деструктивной изомеризации н-гексана. Наиболее активный образец катализатора исследовали в превращении узких бензиновых фракций н.к.–62оС и н.к.–85оС.
Исследование активности лабораторных образцов платинусодержащих катализаторов
Исследования широкопористых цеолитов показали перспективность их применения в процессе деструктивной безводородной изомеризации.
Процесс безводородной деструктивной изомеризации н-гексана изучали на катализаторах 0,5% Pt/BETA, 0,5% Pt/MOR. Содержание 0,5% масс. платины усиливает кислотность катализатора и при этом не приводит к укрупнению кристаллитов платины и снижению их общей поверхности, что, несомненно, повлияло бы на активность катализатора.
Исследования проводили при температурах 250–450оС, давлении 0,1 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,4 ч-1.
Для катализатора 0,5% Pt/BETA характерно повышение конверсии
н-гексана с 22,09 до 57,01% масс. при увеличении температуры от 250 до 300оС, а затем снижение до 44,45% масс., вероятно, в результате блокирования кислотных центров продуктами уплотнения. Катализатор наиболее селективен при
250–300оС (88,57–80,28% масс.) с максимальным выходом изопарафинов до 45,77% масс. при 300оС (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – Результаты превращения н-гексана на катализаторе 0,5% Pt/BETA: 1–конверсия н-гексана; 2–селективность изомеризации; 3–выход изопарафинов
Таблица 2.3 – Состав продуктов превращения н-гексана на катализаторе
0,5% Pt/BETA
| Показатели | Температура реакции, оС | ||||
| Выход газа, % масс. | 2,7 | 8,61 | 14,96 | 25,36 | 32,73 |
| Выход катализата, % масс. | 19,09 | 48,02 | 39,99 | 24,57 | 11,21 |
| Выход кокса, % масс. | 0,30 | 0,37 | 0,41 | 0,47 | 0,51 |
| Выход продуктов на пропущенное сырье, % масс. | |||||
| Водород | 0,01 | 0,01 | 0,15 | 0,31 | 0,22 |
| Метан | 0,01 | 0,01 | 0,02 | 0,04 | 0,33 |
| Этан | 0,06 | 0,01 | 0,15 | 0,61 | 1,92 |
| Этилен | 0,52 | 1,20 | 1,69 | 2,37 | 2,42 |
| Пропан | 0,70 | 1,77 | 4,92 | 9,33 | 16,20 |
| Пропилен | 0,52 | 0,23 | 0,60 | 0,21 | 0,46 |
| Изобутан | 0,74 | 4,28 | 5,33 | 6,48 | 7,16 |
| н-Бутан | 0,14 | 1,09 | 2,06 | 6,00 | 3,93 |
| Бутены | 0,01 | 0,00 | 0,06 | 0,01 | 0,07 |
| Изопентан | 0,18 | 4,14 | 5,61 | 4,87 | 3,25 |
|
|
|
| Продолжение таблицы 2.3 | |||||
| н-Пентан | 0,22 | 2,22 | 4,31 | 3,94 | 2,02 |
| Пентены | 0,05 | 0,01 | 0,04 | 0,02 | 0,03 |
| Изогексаны | 11,79 | 19,15 | 26,69 | 9,14 | 2,74 |
| Изогептаны | - | 0,38 | 0,17 | - | 0,25 |
| н-Гептан | - | 0,16 | - | - | - |
| Изооктаны | 6,1 | 10,95 | - | - | - |
| изо-С 9+ | 0,75 | 6,86 | - | - | - |
| н-С9+ | - | 1,85 | - | - | - |
| Бензол | - | - | 0,62 | 0,81 | 0,28 |
| Толуол | - | 1,53 | 1,05 | 1,41 | 1,04 |
| Ксилолы | - | 0,76 | 1,50 | 1,23 | 1,24 |
| Арены С9+ | - | - | - | 3,16 | 0,35 |
Наилучший результат в деструктивной изомеризации показал катализатор 0,5% Pt/MOR, на котором выход изопарафинов при 300оС составляет 52% масс. Повышение температуры снижает селективность процесса уже после 250оС. Снижение селективности происходит сначала за счет процессов крекинга, олигомеризации и ароматизации, а в дальнейшем при 350оС и выше за счет дезактивации кислотных центров. В каналах широкопористых цеолитов значительно активнее конденсируются продукты уплотнения, что ведет к блокировке кислотных центров. При этом выход как жидких, так и газообразных продуктов снижается с понижением активности (таблица 2.4). При температурах выше 350оС наблюдается снижение активности катализатора коксовыми отложениями (рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 – Результаты превращения н-гексана на катализаторе 0,5% Pt/MOR: 1–конверсия
н-гексана; 2–селективность изомеризации; 3–выход изопарафинов
Таблица 2.4 – Состав продуктов превращения н-гексана на катализаторе 0,5% Pt/MOR
| Показатели | Температура реакции, оС | ||||
| Выход газа, % масс. | 7,48 | 15,47 | 20,06 | 21,99 | 22,87 |
| Выход катализата, % масс. | 35,10 | 60,31 | 61,88 | 34,38 | 14,73 |
| Выход кокса, % масс. | 0,4 | 0,44 | 0,54 | 0,58 | 0,7 |
| Выход продуктов на пропущенное сырье, % масс. | |||||
| Водород | - | 0,09 | 0,18 | 0,26 | 0,33 |
| Метан | 0,04 | 0,14 | 0,12 | 0,18 | 0,79 |
| Этан | 0,01 | 0,28 | 0,91 | 1,51 | 4,21 |
| Этилен | 0,52 | 1,40 | 1,86 | 1,96 | 1,01 |
| Пропан | 0,49 | 1,23 | 3,23 | 7,26 | 10,56 |
| Пропилен | 0,20 | 0,40 | 0,74 | 0,81 | 1,00 |
| Изобутан | 4,86 | 9,17 | 9,83 | 5,24 | 2,37 |
| н-Бутан | 1,35 | 2,70 | 2,99 | 4,66 | 2,54 |
| Бутены | 0,00 | 0,06 | 0,20 | 0,11 | 0,05 |
| Изопентан | 3,67 | 6,00 | 5,25 | 6,16 | 1,27 |
| н-Пентан | 2,81 | 7,95 | 8,77 | 3,01 | 1,83 |
|
|
|
| Продолжение таблицы 2.4 | |||||
| Пентены | 0,05 | 0,01 | 0,05 | 0,25 | 0,21 |
| Изогексаны | 24,97 | 35,76 | 31,72 | 13,87 | 3,02 |
| Изогептаны | 0,78 | 0,40 | 0,57 | 0,96 | 0,61 |
| н-Гептан | 0,14 | 4,31 | 7,06 | 4,08 | 4,00 |
| Изооктаны | 1,25 | 0,34 | 0,05 | 0,17 | 0,10 |
| н-Октан | 0,01 | 2,06 | 3,04 | 0,09 | 2,00 |
| изо-С 9+ | 1,05 | 0,42 | 0,76 | 1,15 | 0,64 |
| н-С9+ | 5,71 | 2,68 | 2,07 | 0,12 | 0,15 |
| Бензол | 0,12 | 0,11 | 0,13 | 0,49 | 0,61 |
| Толуол | 0,10 | 0,12 | 0,58 | 0,86 | 0,77 |
| Этилбензол | 0,00 | 0,01 | 0,08 | 0,07 | 0,09 |
| Ксилолы | 0,03 | 0,13 | 0,40 | 0,50 | 2,32 |
| Арены С9+ | 0,12 | 0,02 | 1,34 | 2,58 | 3,11 |
Высокая концентрация сильных кислотных центров и широкий диаметр пор цеолитов в 0,5% Pt/BETA и 0,5% Pt/MOR способствуют образованию и диффузии молекул разветвленного строения. На всех образцах катализаторов состав изопарафинов представлен углеводородами С4 – С9+.
Деструктивная безводородная изомеризация сопровождается процессами крекинга, диспропорционирования, ароматизации и коксообразования. Независимо от типа катализатора подъем температуры приводит к одновременному повышению выхода ароматических углеводородов и кокса.
|
|
|
