ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
КАТАЛИЗАТОРОВ В НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ ФОРМЕ
В ПРИСУТСТВИИ УГЛЕРОДА НА ИХ АКТИВНОСТЬ
Балобаева Н.Н.
аспирантка кафедры химии и химической технологии
Тамбовского государственного технического университета,
Россия, г. Тамбов
Паршина К.А.
магистр кафедры химии и химической технологии
Тамбовского государственного технического университета,
Россия, г. Тамбов
В статье рассматривается метод повышения активности катализаторов в
наноструктурированной форме, применяемых для увеличения выхода светлых нефтяных
фракций с температурой выкипания до 195 0С при атмосферной перегонке путем
термического воздействия на катализатор в присутствии углерода.
Ключевые
слова:
катализаторы
в
наноструктурированной
форме,
термокаталитическая деструкция, уголь активированный, углеродные соединения высокой
реакционной способности, регенерация, оксидная пленка, зауглероживание, отравление
катализатора.
В процессах нефтепеработки с целью увеличения глубины переработки
нефти широко используются металлические катализаторы (1). К процессам с
применением металлических катализаторов относятся атмосферная возгонка
нефти, термический крекинг тяжелого нефтяного сырья и остатков первич-
ной переработки нефти, риформинг светлых нефтяных фракций с целью из-
менения химического состава получаемых топлив, который напрямую влияет
на технологические и потребительские свойства топлива (октановое число
для бензинов, цетановое – для дизельного топлива).
В последнее время возник интерес к так называемым наноструктуриро-
ванным катализаторам и возможности их применения в различных отраслях
химической промышленности, также в нефтепереработке. Лабораторно уста-
новлено, что применение металлов VIII группы химических элементов таб-
лицы Менделеева в наноструктурированной форме благоприятно сказывает-
ся на процессе атмосферной перегонки нефти с целью получения светлых
фракций для их последующей переработки в товарные топлива.
Металлические катализаторы имеют существенный недостаток. Так как
металлы сами по себе достаточно реакционноспособны, в процессе хранения
(так как предотвратить всякий контакт металла с воздухом технически до-
вольно сложно), либо при нахождении на открытом воздухе на поверхности
катализатора появляется так называемая оксидная пленка, образующаяся в
результате химического взаимодействия активного металла с кислородом
7
воздуха. Также в процессе переработки нефти с применением металлических
катализаторов происходит закоксовывание (зауглероживание) поверхности
катализатора продуктами распада тяжелого углеводородного сырья. Оксид-
ная, либо углеродная пленка на поверхности катализатора блокирует актив-
ные центры, что не позволяет в полной мере осуществить каталитический
процесс. Сера, азот фосфор, содержащиеся в нефти, также оказывают отрав-
ляющее действие на металлические катализаторы.
Существуют различные способы удаления нагара и оксидной пленки с
поверхности металла (2). В промышленности применяется продувка катали-
затора горячим воздухом, либо обработка паром. Термическая регенерация
катализаторов, в особенности при обработке паром, зачастую приводит к
спеканию частиц металла, что также приводит к потере его активности. При
обработке наноструктурированных металлов при температурах выше 600 0С
также теряется каталитическая активность металла, что может быть обуслов-
лено его выгоранием.
Известен метод регенерации металлических катализаторов в результате
термического воздействия в присутствии древесных углей. Температура про-
цесса составляет ок. 500 0С.
Для эксперимента были использованы активированный уголь и угле-
родные соединения высокой реакционной способности, полученный в ре-
зультате холодной деструкции.
Активированный уголь склонен к окислению кислородом воздуха. Раз-
мер пор угля – порядка 2-50 нм; йодное число – 500-1000 мг/гр.
В углеродных соединениях высокой реакционной способности содер-
жание углерода не менее 94%; насыпная плотность – 0,01-0,001 гр/см3; диа-
пазон рабочих температур – от -60 0С до + 3000 0С; возврат присоединенно-
го вещества – до 98%.
В ходе проведенных экспериментальных исследований было установ-
лено, что обработка металлических катализаторов при температуре около
500 0С в присутствии активированного угля положительно сказывается на
активности металлического катализатора. Так при использовании регенери-
рованного активированным углем металлического катализатора наблюдается
прирост выхода светлых нефтяных фракций в среднем на 3-5 %.
Также хорошие результаты дает применение металлических катализа-
торов, регенерированных с использованием углеродных соединений высокой
реакционной способности (УСВР), полученного в результате холодной де-
струкции: прирост выхода светлых нефтяных фракций наблюдается 2-3%.
Повышение активности катализатора объясняется ликвидацией оксид-
ной пленки, образованной на поверхности катализатора в результате его хра-
нения. Термообработка катализатора в присутствии мелкодисперсного акти-
вированного угля при ограничении доступа кислорода воздуха может приве-
сти к тому, что углерод и металлический катализатор, имеют при образова-
нии сухой смеси развитую поверхность контакта. При дефиците кислорода в
воздухе углерод, взаимодействует с кислородом оксидной пленки, тем самым
активируя поверхность металла и открывая доступ к его активным центрам,
8
что впоследствии положительно сказывается на результатах его применения
в процессе атмосферной возгонки нефти.
Достарыңызбен бөлісу: |