НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНА
ИНСТИТУТ «КАТАЛИЗ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
им.АКАДЕМИКА М.Ф.НАГИЕВА
На правах рукописи
ФАТДАХ АБДУЛЛА оглы ГАШИМОВ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ
ОЛЕФИНОВ C2 - C5 НА ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ
ЦЕОЛИТАХ И ИХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФОРМАХ
Специальность:2316.01 – Химическая кинетика и катализ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора химических наук
Баку – 2015
ГАШИМОВ ФАТДАХ АБДУЛЛА оглы
Закономерности каталитического превращения олефинов
С2-С5 на природных и синтетических цеолитах и на их модифицированных формах
РЕЗЮМЕ
Диссертационная работа посвящена исследованию влияния некоторых факторов на процесс олигомеризации и ароматизации С2-С5 олефинов на Н-форме высококременеземного цеолитного катализатора (НВЦК) и катионообменных формах природного морденита, выявлению природы и роли образующихся на поверхности катализатора продуктов уплотнения (ПУ).
Изучен процесс адсорбции и превращения этилена на природном мордените (ПМ) и на его катионообменных формах Zn+2(ZnM) и Н+(НМ). Было установлено, что обратимая адсорбция этилена на образцах ПМ и ZnM происходит до 473К, а на НМ до 373К. Процесс превращения этилена происходит на ПМ, ZnM при 473-723К, а на НМ при 373-723К. Образующиеся олигомеры в параллельных узких каналах по стерическим причинам не могут десорбироваться и изолируют кислотные центры от газовой фазы. В результате этого величина конверсии приближается к нулю. В интервале указанных температур ПУ могут быть регенерированы только окислением с подачей воздуха.
В результате проведенных исследований показано, что образцы ПМ, ZnM и НМ могут быть применены в процессе селективного извлечения этилена из фракции С2-С4 с чистотой -98%.
Исследовано влияние температуры и времени контакта на распределение продуктов реакции в процессе превращения С2-С5 олефинов на НВЦК в температурном интервале 423-723К. На основании экспериментальных данных установлено, что выход жидких продуктов реакции в процессе превращения С2-С5 олефинов на НВЦК наблюдается только после накопления 5-8% продуктов уплотнения на поверхности катализатора в течение 20-25 минут от начала процесса.
На основании хроматографического и ИК-спектрального анализов было установлено, что в зависимости от температуры жидкие продукты состоят:
- в процессе превращения этилена на НВЦК при температуре 493-623К жидкий продукт реакции в основном состоит из алифатических, а при 623-723К из ароматических углеводородов;
- при превращении пропилена и бутена-1 жидкие продукты в основном состоят из алифатических при 473-623К и 448К-573К, а при 623-723К и 573- 723К из ароматических углеводородов соответственно.
Полученные при 573К жидкие продукты процесса превращения пропилена, бутена-1 и бутан-бутиленовой фракции на НВЦК могут быть использованы в качестве компонента моторного топлива.
Методами РФА, ДТА и гравиметрических анализов установлено, что образующиеся в процессе превращения этилена, пропилена и бутена-1 в течение 8-10 часов ПУ состоят из двух фаз, отличающихся друг от друга по термостабильности. С увеличением времени работы до 15-20 часов в составе ПУ обнаружена графитовая фаза. Следует отметить, что при этом активность катализатора НВЦК практически не теряется.
Исследование кислотных свойств исходных и закоксованных НВЦК методом адсорбции зонд-молекул (пиридин и аммиак) показало, что по сравнению с исходным происходит уменьшение количества кислотных центров на -40%.
Разработаны кинетические модели процессов отложения ПУ и их регенерации в процессе превращения пропилена и бутена-1. При найденных численных значениях констант кинетической модели относительные погрешности расчетных и экспериментальных данных не превышали 12%.
Изучено превращение пентена-1 на НВЦК в широком температурном интервале (373-723К). На основании хроматографического анализа показано, что в отличие от С2-С4 олефинов вначале происходит разложение пентена-1 на С3 и С4 олефины и далее процесс протекает как превращение смеси этих двух олефинов.