Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки

Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки

Использование наноразмерных порошков металлов в качестве модифицирующих добавок к цеолитным катализаторам открывает новые перспективы в области нефтепереработки, в частности, в процессе облагораживания прямогонных бензиновых фракций нефти. Высокая каталитическая активность цеолитов, содержащих наноч...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Date:2009
Main Authors: Величкина, Л.М., Седой, В.С., Восмериков, А.В.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2009
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76398
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки / Л.М. Величкина, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 1. — С. 215-223. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76398
record_format dspace
spelling Величкина, Л.М.
Седой, В.С.
Восмериков, А.В.
2015-02-10T11:01:51Z
2015-02-10T11:01:51Z
2009
Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки / Л.М. Величкина, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 1. — С. 215-223. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
1816-5230
PACS numbers: 61.43.Gt, 68.43.Vx, 81.07.Wx, 81.16.Hc, 81.70.Pg, 82.65.+r, 82.75.Qt
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76398
Использование наноразмерных порошков металлов в качестве модифицирующих добавок к цеолитным катализаторам открывает новые перспективы в области нефтепереработки, в частности, в процессе облагораживания прямогонных бензиновых фракций нефти. Высокая каталитическая активность цеолитов, содержащих наночастицы цинка, платины и меди, позволяет получать максимальное количество высококачественного продукта с наименьшими энергетическими затратами.
Використання нанорозмірних порошків металів як модифікувальних домішок до цеолітних каталізаторів відкриває нові перспективи в області нафтоперероблення, зокрема, у процесі ушляхетнювання прямогонних бензинових фракцій нафти. Висока каталітична активність цеолітів, що містять наночастинки цинку, плятини й міді, дозволяє одержувати максимальну кількість високоякісного продукту з найменшими енергетичними витратами.
The use of the metal nanopowders as efficient additives to zeolite catalysts offers fresh opportunities in the field of oil refining, in particular, in the course of ennobling of a straight-run gasoline oil fractions. The high catalytic activity of zeolites containing zinc, platinum and copper nanoparticles makes possible maximal production of high-quality products with the least power consumption.
Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке гранта ИНТАС № 06-10000-13-8949.
ru
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
Influence of Nanosize Metal Powders on Properties of Zeolite Catalysts of Oil Refining
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
spellingShingle Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
Величкина, Л.М.
Седой, В.С.
Восмериков, А.В.
title_short Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
title_full Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
title_fullStr Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
title_full_unstemmed Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
title_sort влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки
author Величкина, Л.М.
Седой, В.С.
Восмериков, А.В.
author_facet Величкина, Л.М.
Седой, В.С.
Восмериков, А.В.
publishDate 2009
language Russian
container_title Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format Article
title_alt Influence of Nanosize Metal Powders on Properties of Zeolite Catalysts of Oil Refining
description Использование наноразмерных порошков металлов в качестве модифицирующих добавок к цеолитным катализаторам открывает новые перспективы в области нефтепереработки, в частности, в процессе облагораживания прямогонных бензиновых фракций нефти. Высокая каталитическая активность цеолитов, содержащих наночастицы цинка, платины и меди, позволяет получать максимальное количество высококачественного продукта с наименьшими энергетическими затратами. Використання нанорозмірних порошків металів як модифікувальних домішок до цеолітних каталізаторів відкриває нові перспективи в області нафтоперероблення, зокрема, у процесі ушляхетнювання прямогонних бензинових фракцій нафти. Висока каталітична активність цеолітів, що містять наночастинки цинку, плятини й міді, дозволяє одержувати максимальну кількість високоякісного продукту з найменшими енергетичними витратами. The use of the metal nanopowders as efficient additives to zeolite catalysts offers fresh opportunities in the field of oil refining, in particular, in the course of ennobling of a straight-run gasoline oil fractions. The high catalytic activity of zeolites containing zinc, platinum and copper nanoparticles makes possible maximal production of high-quality products with the least power consumption.
issn 1816-5230
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76398
citation_txt Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки / Л.М. Величкина, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 1. — С. 215-223. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT veličkinalm vliânienanorazmernyhporoškovmetallovnasvoistvaceolitnyhkatalizatorovneftepererabotki
AT sedoivs vliânienanorazmernyhporoškovmetallovnasvoistvaceolitnyhkatalizatorovneftepererabotki
AT vosmerikovav vliânienanorazmernyhporoškovmetallovnasvoistvaceolitnyhkatalizatorovneftepererabotki
AT veličkinalm influenceofnanosizemetalpowdersonpropertiesofzeolitecatalystsofoilrefining
AT sedoivs influenceofnanosizemetalpowdersonpropertiesofzeolitecatalystsofoilrefining
AT vosmerikovav influenceofnanosizemetalpowdersonpropertiesofzeolitecatalystsofoilrefining
first_indexed 2025-11-26T01:57:44Z
last_indexed 2025-11-26T01:57:44Z
_version_ 1850607255302438912
fulltext 215 PACS numbers: 61.43.Gt, 68.43.Vx, 81.07.Wx, 81.16.Hc, 81.70.Pg, 82.65.+r, 82.75.Qt Влияние наноразмерных порошков металлов на свойства цеолитных катализаторов нефтепереработки Л. М. Величкина, В. С. Седой*, А. В. Восмериков Институт химии нефти СО РАН, просп. Академический, 3, 634021 Томск, Россия *Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, Россия Использование наноразмерных порошков металлов в качестве модифи- цирующих добавок к цеолитным катализаторам открывает новые пер- спективы в области нефтепереработки, в частности, в процессе облагора- живания прямогонных бензиновых фракций нефти. Высокая каталити- ческая активность цеолитов, содержащих наночастицы цинка, платины и меди, позволяет получать максимальное количество высококачественно- го продукта с наименьшими энергетическими затратами. Використання нанорозмірних порошків металів як модифікувальних до- мішок до цеолітних каталізаторів відкриває нові перспективи в області на- фтоперероблення, зокрема, у процесі ушляхетнювання прямогонних бен- зинових фракцій нафти. Висока каталітична активність цеолітів, що міс- тять наночастинки цинку, плятини й міді, дозволяє одержувати максима- льну кількість високоякісного продукту з найменшими енергетичними ви- тратами. The use of the metal nanopowders as efficient additives to zeolite catalysts offers fresh opportunities in the field of oil refining, in particular, in the course of ennobling of a straight-run gasoline oil fractions. The high cata- lytic activity of zeolites containing zinc, platinum and copper nanoparticles makes possible maximal production of high-quality products with the least power consumption. Ключевые слова: цеолит, наноразмерный порошок металла, высокоок- тановый бензин. (Получено 28 ноября 2007 г.) Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2009, т. 7, № 1, сс. 215—223 © 2009 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 216 Л. М. ВЕЛИЧКИНА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ 1. ВВЕДЕНИЕ Высококремнеземные цеолиты (ВКЦ) типа пентасила являются эффективными катализаторами процесса получения высокоокта- новых бензинов из углеводородного сырья различного происхожде- ния [1—5]. Введение металлов в цеолитную матрицу позволяет по- лучить бифункциональные каталитические системы, сочетающие в себе две функции – гидрирования-дегидрирования, ответственны- ми за которое являются металлсодержащие активные центры, и перегруппировки карбокатионов, которые происходят непосредст- венно на кислотных центрах самого цеолита. Для получения эффективного катализатора нефтепереработки необходимо выбрать носитель определенной пористой структуры и нанести на него металл в виде частиц с заданным составом и разме- ром. Модифицируя цеолит типа пентасил наноразмерными порош- ками (НРП) металлов, можно получить катализатор полифункцио- нального действия, ускоряющий одновременно несколько реакций, сопряженных в одном процессе. Изменение структуры поверхности определяет особенности взаимодействия реагентов с ней, природу и реакционную способность адсорбированных частиц и, в конечном итоге, активность и селективность нанопорошков в гетерогенном катализе. Уникальная микроструктура нанопорошков придает им ряд новых специфических свойств по сравнению с обычными ме- таллами и химическими соединениями [6, 7]. Особенности нано- и микрогеометрии, а также высокая удельная поверхность нанопо- рошков открывают новые возможности их использования при соз- дании селективных и активных цеолитсодержащих систем для процессов нефтепереработки. В настоящее время катализ относится к наиболее перспективным и быстро развивающимся областям практического использования наноструктурированных систем. Целью настоящей работы являлось изучение влияния добавок НРП цинка, платины и меди на кислотные и каталитические свой- ства высококремнеземного цеолита типа пентасил в процессе обла- гораживания прямогонной бензиновой фракции нефти, характери- зующейся низким показателем октанового числа. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Для исследований был синтезирован высококремнеземный цеолит типа пентасил с силикатным модулем 60. Модифицирование ВКЦ нанопорошками Pt, Zn и Cu проведено методом сухого механиче- ского смешения в шаровой вибрационной мельнице КМ-1 в течение 2 ч на воздухе. Концентрация НРП металлов в катализаторе изме- нялась от 0,5 до 2,0% масс. Нанопорошки металлов получены ме- ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ НА СВОЙСТВА КАТАЛИЗАТОРОВ 217 тодом электрического взрыва проводников в инертной среде, пре- имущественный размер частиц составлял 50—70 нм. Все образцы катализаторов подвергались прессованию, измельчению, и затем для испытаний отбиралась фракция 1—2 мм. Кислотность цеолитсодержащих катализаторов измерена мето- дом температурно-программированной десорбции (ТПД) аммиака. Каталитическая активность полученных образцов определена проточным методом с использованием трубчатого реактора в процес- се превращения прямогонной бензиновой фракции сборной западно- сибирской нефти (н.к. – 180°С) следующего состава: н-алканов – 19,7; изоалканов и циклоалканов – 65,1; ароматических углеводо- родов – 15,2%. Октановое число прямогонного бензина составляло 52 пункта. Исследования проведены при атмосферном давлении, объемная скорость подачи сырья составляла 2 ч —1. Продукты реак- ции анализировались газохроматографическим методом. 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Одной из важнейших характеристик цеолитных катализаторов яв- ляется их кислотность, которую можно определить по адсорбции молекул-зондов, обладающих основными свойствами. Цинк и, осо- бенно, платина в «традиционной» форме на сегодняшний день до- вольно хорошо изучены, так как являются активными промоти- рующими добавками к катализаторам процессов нефтепереработ- ки. Поэтому в данной работе наряду с исследованием свойств НРП этих металлов большее внимание уделено изучению свойств НРП меди как модифицирующей добавки к цеолиту. В таблице 1 представлены данные по кислотным свойствам ката- лизаторов, полученные с использованием метода ТПД аммиака. Не- ТАБЛИЦА 1. Кислотные свойства исходного цеолита и катализаторов на его основе. Тмакс., °С Концентрация кислотных центров, мкмоль/г Содержание НРП металла в катализаторе ТI TII TIII С1 С2 С3 СΣ – 1,0% Zn 1,0% Pt 0,5% Cu 1,0% Cu 2,0% Cu 200 210 210 210 205 200 390 410 425 395 380 290 – – – – – 370 395 271 271 358 361 350 250 221 234 148 133 127 – – – – – 67 645 492 505 506 494 544 Примечание. ТI, TII и TIII – температура максимумов пиков для форм I, II и III; С1, С2, C3 и СΣ – концентрации кислотных центров в формах (I), (II), (III) и суммарная соответственно. 218 Л. М. ВЕЛИЧКИНА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ модифицированный образец имеет наибольшее количество кислот- ных центров (645 мкмоль/г), добавка НРП металлов уменьшает их концентрацию, но увеличивает силу. Особенно характерно это для низкотемпературных центров. Исходный цеолит и образцы, содер- жащие небольшое количество НРП металлов (0,5 и 1,0% масс.), име- ют два типа кислотных центров. Цеолиты, содержащие в своем составе 1,0% масс. Zn или Pt, близ- ки по кислотным характеристикам: низкотемпературные кислотные центры имеют одинаковую силу и концентрацию, а сила и концен- трация кислотных центров второго типа для Pt-содержащего образ- ца лишь незначительно превышает аналогичные характеристики для Zn-ВКЦ (табл. 1). По кислотным свойствам также близки образцы, содержащие 0,5 и 1,0% масс. НРП меди. Сила кислотных центров обоих типов для этих цеолитов, о чем можно судить по температурным максимумам пиков, и их количество отличаются незначительно. Увеличение концентрации НРП меди в цеолите до 2,0% масс. приводит к существенному изменению кислотных характеристик катализатора: в области высоких температур (370°С) появляется третий пик десорбции аммиака, при этом сила и концентрация ки- слотных центров второго типа заметно снижаются (табл. 1, рис. 1). В области средних температур (250—320°С) на термодесорбционных спектрах фиксируется размытый третий пик, максимум которого смещается на 10 градусов в область более низких температур по сравнению с катализатором, содержащим 1,0% НРП Cu. Этот пик связан, по-видимому, с образованием кластеров меди на поверхно- сти цеолита. 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 43 Òåìïåðàòóðà, °Ñ È í òå í ñè âí îñ òü , ì Â 50 150 250 350 450 550 Рис. 1. ТД-спектры для исходного цеолита (1) и цеолита, содержащего 0,5% (2), 1,0% (3) и 2,0% (4) НРПCu. Т А Б Л И Ц А 2 . В л и я н и е те м п ер ат у р ы п р оц ес са н а со ст ав п р од у к то в п р ев р ащ ен и я п р я м ог он н ог о бе н зи н а н а ц е- ол и те , со д ер ж ащ ем Н Р П р аз л и ч н ы х м ет ал л ов . Т ем п ер ат у р а, ° С 3 2 0 3 6 0 4 0 0 3 2 0 3 6 0 4 0 0 3 2 0 3 6 0 4 0 0 3 2 0 3 6 0 4 0 0 П р од у к ты , % м ас с. В К Ц 1 ,0 % Z n /В К Ц 1 ,0 % P t/ В К Ц 1 ,0 % C u /В К Ц Г аз оо бр аз н ы е: А л к ан ы С 4 − А л к ен ы С 4 − Н -а л к ан ы С 5 + И зо -а л к ан ы С 5 + Ж и д к и е: А л к ан ы С 4 − Н -а л к ан ы С 5 + И зо -а л к ан ы С 5 + Ц и к л оа л к ан ы С 5 + А р ен ы 9 1 ,0 3 ,0 1 ,7 4 ,3 9 ,3 6 ,3 3 1 ,0 5 ,4 4 6 ,9 8 7 ,7 5 ,5 2 ,3 4 ,4 9 ,0 5 ,9 2 8 ,1 6 ,5 4 8 ,9 8 5 ,3 8 ,6 2 ,1 4 ,0 6 ,9 4 ,9 2 5 ,0 5 ,1 5 6 ,7 8 8 ,5 1 0 ,3 0 ,4 0 ,8 1 1 ,2 5 ,7 2 7 ,1 0 ,8 5 2 ,3 8 7 ,7 1 1 ,4 0 ,3 0 ,6 7 ,1 5 ,0 2 8 ,4 0 ,7 6 0 ,5 8 6 ,4 1 1 ,5 0 ,6 1 ,5 4 ,5 5 ,1 2 3 ,5 0 ,9 6 4 ,4 9 0 ,1 8 ,3 0 ,8 0 ,8 1 1 ,0 3 ,9 3 7 ,3 2 ,0 4 1 ,7 8 9 ,3 9 ,4 0 ,7 0 ,6 1 0 ,8 3 ,0 2 5 ,4 1 ,8 5 6 ,6 8 7 ,4 1 1 ,5 0 ,6 0 ,5 7 ,6 2 ,7 2 3 ,7 2 ,1 6 2 ,6 8 6 ,3 1 1 ,3 0 ,8 1 ,6 2 ,9 5 ,5 2 1 ,8 4 ,9 6 4 ,1 8 7 ,6 1 0 ,8 0 ,5 1 ,1 2 ,7 3 ,3 2 1 ,7 3 ,9 6 8 ,4 8 6 ,8 1 1 ,3 0 ,5 1 ,4 2 ,0 3 ,3 2 1 ,1 3 ,9 6 8 ,7 О к та н ов ое ч и сл о 9 3 9 5 9 7 9 1 9 3 9 4 9 0 9 1 9 6 9 6 1 0 1 1 0 1 В ы х од к ат ал и за та , % 5 7 5 0 4 8 8 1 7 8 6 9 8 8 8 5 7 6 5 4 5 0 4 6 ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ НА СВОЙСТВА КАТАЛИЗАТОРОВ 219 220 Л. М. ВЕЛИЧКИНА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ Нанопорошок меди, характеризующийся средним размером час- тиц около 70 нм, лишь в незначительном количестве проникает в ка- налы цеолита, диаметр которых составляет не более 0,60 нм. При малом содержании нанопорошка меди в катализаторе влияние его на кислотные свойства цеолита незначительно, а при достижении отно- сительно большой концентрации модифицирующей добавки (2,0% масс.) это влияние заметно усиливается, что отчетливо проявляется на ТД-спектрах. Общее снижение концентрации кислотных центров цеолита связано, по-видимому, с экранированием наночастицами меди его активных центров, расположенных в каналах, что затруд- няет доступ к ним молекул аммиака. Четко определить в высокотемпературной области ТД-спектра активные центры, в состав которых входят частицы меди, и ки- слотные центры самого цеолита, не представляется возможным из- за широкого их распределения по силе и взаимного перекрывания различных форм десорбции аммиака. Таким образом, на основании данных термодесорбции аммиака можно заключить, что при добавлении НРП металлов к цеолиту происходит формирование новых активных центров, связанных с определенными формами металлов, и с ростом содержания НРП ме- таллов в цеолите количество этих центров увеличивается. Образую- щиеся активные центры характеризуются умеренной силой и, воз- можно, представляют собой координационно-ненасыщенные ионы металлов. В таблице 2 приведены данные по влиянию температуры процесса на состав и выход газообразных и жидких продуктов превращения прямогонной бензиновой фракции нефти на исходном и модифици- рованных нанопорошками металлов цеолите. На немодифициро- ванном цеолите при начальной температуре процесса (320°С) обра- зуется бензин с октановым числом 90 пунктов. Очень большое зна- чение имеет температура проведения процесса: при высоких темпе- ратурах основной вклад в направление протекания процесса вносят реакции термического крекинга, в результате этого увеличивается выход побочных продуктов – газообразных углеводородов. Увели- чение температуры реакции до 400°С позволяет повысить октановое число бензина до 92, но при этом снижается его выход на 9%. С рос- том температуры происходит повышение в продуктах реакции кон- центрации ароматических углеводородов и снижение содержания н- и изоалканов, а также олефинов. Ароматические углеводороды представлены в основном изомерами ксилола и толуолом, содержа- ние бензола в катализатах не превышает 3%. В газообразных про- дуктах реакции, образующихся на исходном цеолите при превра- щении прямогонного бензина, преобладают алканы С3—С4, содержа- ние пропана составляет более 50%, а бутана – более 30%. Повыше- ние температуры процесса практически не влияет на выход пропа- ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ НА СВОЙСТВА КАТАЛИЗАТОРОВ 221 на, в то время как количество образующихся бутана и пентана сни- жается, а выход метана, этана и олефинов увеличивается. Как был показано выше, модифицирование цеолитов НРП метал- лов приводит к снижению их кислотности, что соответственно ска- зывается на изменении каталитических свойств цеолитов (табл. 2). Так, на Zn- и Pt-содержащих цеолитных катализаторах в процессе переработки прямогонного бензина образуется на 20—30% больше высокооктановых бензинов, чем на исходном образце. Добавка нанопорошка меди к цеолиту приводит к существенному увеличению в получаемых на катализаторе бензинах доли аромати- ческих углеводородов, и, как следствие, к росту их октановых чисел (табл. 2). На медьсодержащих цеолитах при определенных условиях процесса получаются бензины с октановым числом 100. Одним из возможных объяснений повышенной ароматизирующей активности Cu-содержащих катализаторов является более высокая окислитель- ная способность наночастиц меди по сравнению с платиной и цинком. Частицы меди, частично перейдя в окисленное состояние, уже в меньшей степени участвуют в реакциях дегидрирования и гидриро- вания углеводородов, в результате этого замедляются реакции пере- носа протона, а в продуктах реакции повышается содержание аренов. Характерной особенностью всех образцов, содержащих нанопорошок меди, является их высокая каталитическая активность при началь- ной температуре процесса – 320°С, при этом выход образующихся бензинов существенно выше, чем на немодифицированном цеолите. Повышение температуры процесса превращения прямогонного бен- 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0,5 1 1,5 2 90 92 94 96 98 100 1 2 3 4 5 6 7 Â û õ îä ï ð îä ó ê òî â, % Êîíöåíòðàöèÿ Cu â öåîëèòå, % Î ê òàí îâîå ÷ è ñë î Рис. 2. Состав и выход бензинов, полученных на цеолите с различным со- держанием НРП Cu (Треакции = 360°С): 1 – арены; 2 – изоалканы С5+; 3 – н-алканы; 4 – циклоалканы С5+; 5 – алкены; 6 – выход бензина; 7 – ок- тановое число. 222 Л. М. ВЕЛИЧКИНА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ зина приводит к тем же закономерностям в изменении состава и вы- хода образующихся продуктов, что и на исходном цеолите. При увеличении концентрации нанопорошка Cu в цеолите на- блюдается постепенное снижение образования ароматических уг- леводородов и повышение концентрации низкооктановых состав- ляющих бензинов—алканов нормального строения (рис. 2). В ре- зультате этого октановые числа бензинов снижаются, а их выход растет. Однако следует отметить, что даже на цеолите, содержащем наибольшее количество НРП меди (2,0%), образуются бензины с более высоким октановым числом, чем на исходном образце. 4. ВЫВОДЫ Добавление к цеолиту НРП металлов позволяет проводить процесс облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти в более «мягких» условиях, т.е. снизить рабочую температуру в реакторе, необходимую для получения бензина с заданным октановым чис- лом. Это, в свою очередь, способствует снижению нагрузки на ката- лизатор и повышению выхода целевого продукта на 20—30% за счет подавления реакций крекинга. Для получения высокооктанового бензина из прямогонной бен- зиновой фракции нефти наиболее эффективным катализатором яв- ляется цеолит, модифицированный НРП Pt. Октановое число полу- чаемого на нем бензина составляет около 90 пунктов, а его выход 88%. При этом повышение октанового числа бензина происходит преимущественно за счет увеличения в его составе доли алканов изостроения. На Zn-содержащих цеолитах при температуре процес- са 340°С также образуются бензины с октановым числом около 90 пунктов, однако, их выход ниже и составляет 80—83%. Добавление к цеолиту НРП меди позволяет повысить октановые числа получаемых на катализаторе бензинов на 4—10 пунктов, при этом увеличение их выхода может достигать при определенных ус- ловиях процесса до 9—10%. Кроме этого, на медьсодержащих цео- литных катализаторах бензины с высоким октановым числом (94— 99 пунктов) образуются уже при относительно низкой температуре процесса – 320°С, что позволяет проводить процесс в более мягких условиях в течение большего времени, чем при использовании ис- ходного цеолита. Для улучшения показателей работы катализатора достаточно добавить всего 0,5% нанопорошка меди, т.к. при более высоком содержании вводимой добавки каталитическая актив- ность цеолита в процессе облагораживания прямогонной бензино- вой фракции нефти снижается. Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке гран- та ИНТАС № 06-10000-13-8949. ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ НА СВОЙСТВА КАТАЛИЗАТОРОВ 223 ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Г. С. Фалькевич, Н. Н. Ростанин, Л. М. Виленский и др., Катализ в про- мышленности, 3: 12 (2002). 2. А. В. Абрамова, Е. В. Сливинский, Ю. Я. Гольдфарб и др., Кинетика и ка- тализ, 46, № 5: 801 (2005). 3. Л. М. Величкина, Л. Л. Коробицына, А. В. Восмериков, Нефтепереработка и нефтехимия, 10: 32 (2005). 4. О. В. Климов, О. В. Кихтянин, Д. Г. Аксенов и др., Химия и технология то- плив и масел, 5: 20 (2005). 5. В. Г. Степанов, К. Г. Ионе, Химия в интересах устойчивого развития, 3: 809 (2005). 6. П. Е. Стрижак, Г. Р. Космамбетова, О. З. Диденко, Катализ в промышлен- ности, 5: 10 (2005). 7. А. И. Гусев, Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии (Москва: Физматлит: 2005). Velichkina_nano.pdf _TABLE2_nano

Similar Items