Введение
1 Литературный обзор 7
1.1 Характеристика процесса изомеризации 7
1.2 Основы управления процессом каталитической
изомеризации 10
1.3 Катализаторы изомеризации 14
1.4 Механизм процесса и реакции изомеризации 21
1.5 Дезактивация катализаторов изомеризации 26
2 Экспериментальная часть 28
2.1 Исходные вещества, методики приготовления
катализаторов 28
2.2 Описание методик исследования каталитической активности, состава и структурных свойств
катализаторов 29
3 Результаты и обсуждение 32
3.1 Каталитические свойства 32
3.2 Исследование фазового состава 35
3.3 Исследование текстурных характеристик 37
3.4 Исследование состояния поверхностного слоя 38
Заключение 40
Список сокращений 41
Список использованных источников 42
Современный уровень требований к качеству моторных топлив определяется необходимостью обеспечения не только их эксплуатационных характеристик, но и экологической безопасности. Как международные, так и отечественные нормативы на автобензины вводят жесткие ограничения на содержание токсичных ароматических и олефиновых углеводородов. Между тем уменьшение содержания ароматических компонентов в бензине приводит к снижению его октанового числа. Для соблюдения новых стандартов необходимы новые технологии производства экологически безопасных высокооктановых компонентов с пониженным содержанием ароматических углеводородов, прежде всего бензола. К таким технологиям можно отнести процесс гидроизомеризации бензол со держащих бензиновых фракций. Для проведения процесса изомеризации необходим эффективный бифункциональный катализатор, гидрирующая способность которого обеспечивает осуществление реакции гидрирования бензола в циклогексан, а кислотные свойства - селективную изомеризацию циклогексана и содержащихся в сырье н-алканов в высокооктановые изомеры. Значительный интерес для создания таких катализаторов представляют оксидные системы на основе платиносодержащего вольфрамированного диоксида циркония.
Процесс изомеризации парафинов относится к каталитическим превращениям углеводородов, осложненных быстрой дезактивацией катализаторов коксообразными продуктами, образующимися за счет побочных реакций. Падение активности катализатора неизбежно приводит к необходимости периодической регенерации и замены отработанного катализатора на свежий. По этой причине, как в России, так и за рубежом уделяется значительное внимание как непрерывному совершенствованию уже созданных и разработке новых активных, стабильных и селективных катализаторов изомеризации, так и мониторингу их свойств в ходе эксплуатации, что дает возможность прогнозировать показатели процесса и длительность межрегенерационного пробега.
В результате исследования Pt/WO427ZrO2 катализаторов в реакции гидроизомеризации гептана и смеси гептана с бензолом показано, что при проведении процессов наблюдается уменьшение общей активности и одновременное возрастание селективности по изомеризованным продуктами и снижение селективности по продуктам крекинга. При температуре более 250°С наблюдается снижение гидрирующей активности катализатора. Можно полагать, что со временем и повышением температуры реакции дезактивируются кислотные и металлические (платиновые) центры катализатора.
Установлено, что фазовый состав Pt/WO427ZrO2 катализаторов не изменяется в процессе испытания. Активная фаза катализатора - твердый раствор катионов вольфрама в тетрагональном диоксиде циркония - по данным рентгено фазового анализа, проявляет стабильность в условиях каталитических реакций. Текстурные характеристики катализаторов, включая удельную поверхность, после испытания также не изменяются.
Методами рентгено фотоэлектронной спектроскопии и химического анализа установлено, что в процессе эксплуатации на катализаторе происходит накопление углеродсодержащих продуктов.
Совокупность данных по изменению каталитических свойств и физико-химических характеристик позволяет полагать, что уменьшение активности
исследуемых катализаторов в начальный период работы связано в основном с отложение углеродсодержащих продуктов на активных центрах катализатора.
