Термокаталитический крекинг мазута в присутствии тетрахлорферрата натрия на цеолитсодержащем носителе

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В статье представлены результаты исследования термокаталитического превращения мазута западносибирской нефти в реакторе проточного режима подачи сырья при атмосферном давлении на 94%-ном декатионированном цеолите Y в Н-форме с микро-, мезо-, макропористой иерархической структурой, с нанесением на него комплексной соли NaFeCl4 в количестве 5 мас.%. Установлено, что в синтезированном катализаторе внесение соли практически не изменяет степень кристалличности носителя, которая составила 89,93%. Показано, что ионный обмен Na+ на Н+ повышает термическую стабильность носителя, а модифицированная каталитическая система термически достаточно стабильна: при температуре 700оС потеря массы не превышает 6%. Установлено, что выход газообразных продуктов С1–С4 возрастает с повышением температуры и времени контакта мазута как с немодифицированным носителем, так и с модифицированной каталитической системой (снижение объемной скорости подачи сырья). Показано, что жидкие продукты являются промежуточными соединениями термокаталитической деструкции мазута, т.е. не только образуются, но и каталитически расходуются с образованием более низкомолекулярных углеводородов. Для получения целевых продуктов термокаталитической деструкции мазута (газы или жидкие нефтепродукты) желаемого состава следует экспериментально подбирать температуру процесса и объемную скорость подачи сырья, учитывая параллельно-последовательные стадии крекинга.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Самат Рифович Сахибгареев

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Author for correspondence.
Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4653-0897
Russian Federation, Уфа

Альбина Дарисовна Бадикова

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4696-4342
Russian Federation, Уфа

Иван Михайлович Борисов

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6815-4749
Russian Federation, Уфа

Маргарита Рустамовна Султанова

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-4493-0993
Russian Federation, Уфа

Альфира Наилевна Хазипова

Институт нефтехимии и катализа (ИНК) УФИЦ РАН

Email: samat.sax2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2643-8233
Russian Federation, Уфа

References

  1. Хаджиев С.Н., Кадиев Х.М., Кадиева М.Х. Синтез и свойства наноразмерных систем — эффективных катализаторов гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья // Нефтехимия. 2014. Т. 54. № 5. С. 327–351. https://doi.org/10.7868/S0028242114050062 [Khadzhiev S.N., Kadiev Kh.M., Kadieva M.Kh. Synthesis and properties of nanoscale systems — effective catalysts for the hydroconversion of heavy oil feedstock // Petrol. Chemistry. 2014. V. 54. № 5. P. 323–346. https://doi.org/10.1134/S0965544114050065]
  2. Иванова А.С., Корнеева Е.В., Бухтиярова Г.А., Нуждин А.Л., Буднева А.А., Просвирин И.П., Зайковский В.И., Носков А.С. Гидрокрекинг вакуумного газойля в присутствии нанесенных Ni-W-катализаторов // Кинетика и катализ. 2011. Т. 52. № 3. С. 457–469.
  3. Meng X., Xu C., Gao J., Zhang Q. Effect of catalyst to oil weight ratio on gaseous product distribution during heavy oil catalytic pyrolysis // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2004. V. 43. Is. 8. P. 65–70. https://doi.org/10.1016/j.cep.2003.09.003
  4. Ершов Д.С., Хафизов А.Р., Мустафин И.А., Станкевич К.Е., Ганцев А.В., Сидоров Г.М. Современное состояние и тенденции развития процесса каталитического крекинга // Fundamental research. 2017. № 12. С. 282–285.
  5. Kondrasheva N.K., Vasil’ev V.V., Boitsova A.A. Study of Feasibility of Producing High-Quality Petroleum Coke from Heavy Yarega // Oil Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2017. V. 52. № 6. P. 663–669. https://doi.org/10.1007/s10553-017-0758-x
  6. Lappas A.A., Iatridis D.K., Papapetrou M.C., Kopalidou E.P., Vasalos I.A. Feedstock and catalyst effects in fluid catalytic cracking. Comparative yields in bench scale and pilot plant reactors // Chemical Engineering J. 2015. V. 278. P. 140–149. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.11.092
  7. Нефедов Б.К., Радченко Е.Д., Алиев Р.Р. Катализаторы процессов углубленной переработки нефти. М.: Химия, 1992. 224 с.
  8. Морозов М.А., Акимов А.С., Федущак Т.А., Журавков С.П., Власов В.А., Сударев Е.А., Восмериков А.В. Крекинг тяжелого углеводородного сырья в присутствии кобальта // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 2. С. 33–38. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-2-33-38
  9. Naranov E.R., Dement’ev K.I., Gerzeliev I.M., Kolesnichenko N.V., Roldugina E.A., Maksimov A.L. The Role of Zeolite Catalysis in Modern Petroleum Refining: Contribution from Domestic Technologies // Petrol. Chemistry. 2019. V. 59. № 3. P. 247–261. https://doi.org/10.1134/S0965544119030101
  10. Sakhibgareev S.R., Tsadkin M.A., Badikova A.D., Gumerova E.F. Catalysts for destruction of hydrocarbon raw materials based on barium chloride // ChemChemtech. 2022. V. 65. № 9. P. 64–73. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226509.6535
  11. Сахибгареев С.Р., Цадкин М.А., Бадикова А.Д., Батраева О.А., Осипенко Е.В. Высокотемпературная каталитическая деструкция мазута на модифицированном катализаторе на основе хлоридов металлов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2020. № 10. C. 12–14.
  12. Badikova A.D., Tsadkin M.A., Sakhibgareev S.R., Gumerova E.F., Rullo A.V. Catalytic cracking of fuel oil on a zeolite-containing chloroferrate catalysts // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2022. V. 58. I. 3. P. 469–473.
  13. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 627 с.
  14. Мирский Я.В., Дорогочинский А.З., Злотченко В.Н., Мегедь Н.Ф. Синтетические цеолиты и их применение в нефтепереработке и нефтехимии. Цеолитные катализаторы и адсорбенты. Грозный: ЦНИИТЭнефтехим, 1967. 88 с.
  15. Ali M.A., Tatsumi T., Masuda T. Development of heavy oil hydrocracking catalysts using amorphous silica-alumina and zeolites as catalyst supports // Applied Catalysis A: General. 2002. V. 233. I. 1–2. P. 77–90. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00121-7
  16. Sahu R., Son B.J., Im J.S., Jeon Y.P., Lee C.W. A review of recent advances in catalytic hydrocracking of heavy residues // J. of Industrial and Engineering Chemistry. 2018. V. 27. Р. 12–24. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2015.01.011
  17. Fumoto E., Sugimoto Y., Sato S., Takanohashi T. Catalytic cracking of heavy oil with iron oxide-based catalysts using hydrogen and oxygen species from steam // J. of the Japan Petroleum Institute. 2015. V. 58. I. 5. P. 329–335. https://doi.org/10.1627/jpi.58.329
  18. Nguyen-Huy C., Shin E.W. Amelioration of catalytic activity in steam catalytic cracking of vacuum residue with ZrO2-impregnated macro–mesoporous red mud // Fuel. 2016. V. 179. P. 17–24. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.03.062
  19. Минскер К.С., Масагутов Р.М., Куковицкий М.М., Цадкин М.А., Иванова С.Р., Цыпышева Л.Г., Морозов Б.Ф., Таймолкин Н.М., Юнкин А.И., Курочкина Е.Е. Способ получения С3–С4-углеводородов // А.с. № 1342911 СССР. Б.И. 1988. № 37. C. 3.
  20. Ениколопов Н.С., Иванова С.P., Гимаев Р.Н., Берлин А.А., Минскер К.С., Цадкин М.А., Гумерова Э.Ф., Теляшев Г.Г. Способ получения С4-углеводородов // А.с. № 1216195 СССР. Б.И. 1987. № 9. 3 с.
  21. Al-Khattaf S. The influence of Y-zeolite unit cell size on the performance of FCC catalysts during gas oil catalytic cracking // Applied Catalysis A: General. 2002. V. 231. I. 1–2. P. 293–306.
  22. Гликин M.A., Тарасов В.Ю., Зубцов Е.И., Черноусов Е.Ю. Исследование процесса деструктивной переработки углеводородов в неорганических расплавах. Влияние управляющих параметров // Технологический аудит и резервы производства. 2015. Т. 3. № 4. С. 57–63.
  23. Сахибгареев С.Р., Цадкин М.А., Бадикова А.Д., Казанцева Д.И., Арсланова Я.М., Давудов М.Э. Каталитический крекинг тяжелого вакуумного газойля на хлорферратном катализаторе // Вестник Башкирского университета. 2022. Т. 27. № 4. С. 981–986.
  24. Хазипова А.Н. Синтетические фожазиты в димеризации α-метилстирола: дис. … канд. хим. наук: Институт нефтехимии и катализа РАН, Уфа, 2007. 109 с.
  25. Оборудование и методология для определения группового углеводородного состава тяжелых нефтепродуктов. Ссылка доступа: http://inhp.ru/ uploads/presentations/Metodologiya_i_oborudovaniye/ Gradient_М.pdf?ysclid=m45ybhxszd926200834 (дата обращения 15.06.2024)
  26. Минскер К.С., Иванова С.Р., Биглова Р.З. Комплексы хлоридов металлов с протонодонорными соединениями — перспективные катализаторы полифункционального действия для электрофильных процессов // Успехи химии. 1995. Т. 64. № 5. С. 462–478.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of a laboratory setup for thermocatalytic processing of high-boiling petroleum feedstock with a bulk catalyst bed: 1 — feedstock input unit, 2 — pressure reducer, 3 — glass reactor with catalyst, 4 — tubular furnace, 5 — Liebig condenser, 6 — distillate receiver, 7 — cooling tank, 8 — thermocouple, 9 — electronic temperature controller, 10 — GSB-400M drum gas meter, 11 — inert gas cylinder.

Download (183KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction patterns of zeolite Y samples: 1) NaY; 2) HYmmm; 3) HYmmm + 5% active additive.

Download (91KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Derivatograms of samples of zeolites NaY, HYmmm, HYmmm + 5% active additive.

Download (96KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. SEM images: a) of the initial support HYmmm X1000; b) of the metal chloride catalyst X1000.

Download (400KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Contour graphs of optimization and forecasting of the yields of target products of the reaction of thermal catalytic destruction of West Siberian oil fuel oil: a) yield of gaseous hydrocarbons; b) yield of liquid fraction; c) yield of light; d) yield of gasoline fraction.

Download (473KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences