ПЕРСПЕКТИВА ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ПРОЦЕССЕ АЛКИЛИРОВАНИЯ

Е. Ф. Трапезникова, Т. В. Смольникова, С. Р. Хафизова, Т. В. Николаева, Р. Р. Нурисламова

Аннотация


В статье представлены основные аспекты развития процесса алкилирования изобутана олефинами на цеолитсодержащих катализаторах. Сущность процесса алкилирования - введение в молекулу углеводорода алкильной группы с получением сильно разветвленных парафиновых углеводородов, обладающих хорошими антидетонатационными свойствами. Алкилат удовлетворяет техническим, эксплуатационным и экологическим требованиям европейских стандартов на автомобильное топливо, поэтому для развития российской нефтепереработки увеличение производства алкилата является перспективным направлением, а задача повышения эффективности процесса алкилирования - актуальной. В качестве сырья применяются изобутановая и бутан-бутиленовые фракции, поступающие с установок получения метил-третбутилового эфира (МТБЭ) и каталитического крекинга.В статье рассмотрены стадии карбокатионного механизма процесса алкилирования изобутана олефинами. Проведен сравнительный анализ процесса алкилирования на традиционных (кислотных) и цеолитсодержащих катализаторах. Выявлено, что процесс алкилирования с использованием катализатора, основанного на цеолите, исключает токсичные и агрессивные летучие компоненты, имеет низкий уровень отходов производства, обладает высокой активностью, селективностью, стабильностью. Однако реакции циклизации, дегидрирования, сопряженной олигомеризации олефинов оказывают существенное влияние на дезактивацию твердокислотного катализатора. Главной причиной потери активности катализаторов алкилирования является образование алкилциклопентадиеновых (АЦПД) соединений. Описаны способы уменьшения протекания побочных реакций. Установка алкилирования на основе цеолитсодержащего катализатора в настоящий момент еще не введена в российскую промышленность, но было проведено множество исследований рассматриваемого процесса как зарубежными, так и отечественными учеными. Представлены разработки технологий алкилирования на твердокислотных катализаторах ведущих зарубежных компаний. Расходы на реализацию твердокислотного алкилирования ниже, чем для сернокислотных и фтороводородных установок. Сделан вывод, что применение твердых суперкислотных катализаторов способствует улучшению технологии алкилирования.

Ключевые слова


активный центр;алкилат;алкилирование;бутан-бутиленовая фракция;гетерогенный катализатор;деалкилирование;дезактивация;изоалкан;изобутан;кокс;крекинг;октановое число;олефины;олигомеризация;регенерация;цеолит;active center;alkylate;alkylation;butane-butylene fraction;heterogeneous catalyst;dealkylation;deactivation;isoalkane;isobutene;coke;cracking;octane number;olefins;oligomerization;regeneration;zeolite;

Полный текст:

PDF

Литература


Звягинцев А.А., Прохорова Е.В. Влияние качества автомобильного бензина на экологию // Современные автомобильные материалы и технологии. М.-Курск, 2016. С. 122-127.

Шириязданов Р.Р. Исследование закономерностей получения и применения цеолитсодержащих катализаторов алкилирования изобутана олефинами: дис. … канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 2011. 145 с.

Щербакова Ю.А., Линов А.И., Короленко М.В., Ивашкина Е.Н. Этапы математического моделирования процесса алкилирования изобутана олефинами // Секция 11. Современные технологии подготовки освоения и переработки минерального и углеводородного сырья. Подсекция 2. Моделирование процессов переработки углеводородного сырья. Томск, 2013. C. 159-160.

Ipatieff V.N., Grosse A.V. Reaction of Paraffins with Olefins // J. Am. Chem. Soc. 1935. Vol. 57. 1616 p.

Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М.: Химия, 1979. 344 с.

Шураев М.В., Крымкин Н.Ю., Шакун В.А. Алкилирование изобутана олефинами в равновесных условиях // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. № 4-4. С. 1178-1182.

Солодова Н.Л., Абдуллин А.И., Емельянычева Е.А. Алкилирование изопарафинов олефинами // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 18. С. 254-258.

Ахметов С.А. Технологии глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. 480 с.

Аналитический портал химической промышленности [Электронный ресурс]. URL: //http://www.newchemistry.ru (дата обращения: 15.03.2018).

Шириязданов Р.Р. Суперкислотные цеолитные каталитические системы для алкилирования изобутана олефинами // Ползуновский вестник. 2010. № 3. С. 121-126.

Дорогочийский А.З., Лютер А.В., Вольпова Е.Г. Сернокислотное алкилирование изопарафинов олефинами. М.: Наука, 1970. 216 с.

Лавренов А.В., Богданец Е.Н., Дуплякин В.К. Катализ в промышленности. 2009. № 1. C. 28.

Querini C.A., Roa E. Deactivation of Solid Acid Catalysts During Isobutane Alkylation with C4 Olefins // Appl. Catal. A: Gen. 1997. V. 163. P. 199.

Шураев М.В., Крымкин Н.Ю., Шакун В.А. Алкилирование изобутана бутиленом в равновесных условиях // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4 (4). C. 1178-1182.

Zhang W., Sun Ì., Prins R. // The Journal of Physical Chemistry A. 2002. Vol. 106. 11805 p.

Pater J., Gardona F., Canaff C., Gnop N.S., Szabo G., Guisnet M. Alkylation of Isobutane with 2-Betene over HFAU Zeolite // Composition of Coke and Deactivation Effect. Industrial and Engineering Chemistry. 1999. No. 38. P. 3822-3829.

Froment G.F. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1980. No. 6. P. 1.

Reyniers M.-F., Beirnaert H., Marin G.B. Influence of Coke Formation on the Conversion of Hydrocarbons I. Alkanes on a USY-Zeolite // Appl. Catal. A-Gen. 2000. No. 202 (1). P. 49-63.

Reyniers M.-F., Tang Y., Marin G.B. // Appl. Catal. A-Gen. 2000. No. 2. P. 65.

Guisnet M., Magnoux P., Martin D. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. No. 111. P. 1.

Hopkins P.D., Miller J.T., Meyers B.L., Ray G.J., Roginski R.T., Kuehne M.A., Kung H.H. // Appl. Catal. A-Gen. 1996. No. 136. P. 29.

Williams B.A., Babitz S.M., Miller J.T., Snurr R.Q., Kung H.H. // Appl. Catal. A-Gen. 1999. No. 177. P. 161.

Миначев Х.М., Мортиков Е.С., Зеньковский С.М., Мостовой Н.В., Кононов Н.Ф. Алкилирование. Исследование и промышленное оформление процесса. М.: Химия, 1982. С. 81-86.

Raseev S. Thermal and Catalytic Processes in Petroleum Refining. Marcel Dekker, NewYork, 2003. 920 p.

Hommeltoft S.I., Topsoe H.F.A. Alkylation Process. Пат. США. № 5245100. 1993.

Hommeltoft S.I., Topsoe H.F.A. Alkylation Process. Пат. США. № 5675053. 1997.

Mukherjee M., Nehlsen J. Reduce Alkylate Costs with Solid-Acid Catalysts // Hydrocarbon Processing. 2007.

Mukherjee M., Nehlsen J., Sundaresan S. Scale-Up Strategy Applied to Solid-Acid Alkylation Process // Oil and Gas J. 2006. No. 26. Vol. 104.

Mukherjee M., Nehlsen J., Dixon J., Suciu G.D. Step-Out Paraffin Alkylation Process Using Engineered Solid Catalyst // Hydrocarbon World. 2008. No. 1. Vol. 3.

Agrawal A., Balasubramanian K. Consider Catalyst Developments for Alkylation Production // Hydrocarbon Processing. 2006.

Roeseler C.M., Black S.M., Shields D.J., Gosling C.D. Improved Solid Catalyst Alkylation Technology for Clean Fuels // The Alkylene Process. NPRA Annual Meeting. San Antonio, USA, 2002.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2018-4-117-143

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.