Диссертация (1090986), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Определены условия проведенияпроцесса и катализатор, обеспечивающие высокую активность и селективность образованияолефинов С2-С3. Следует отметить, что в процессе пиролиза хлористого метила предлагаемыйкатализатор не отличается высокой стабильность во времени, по причине, его дезактивацииуглеродсодержащими отложениями. В процессах ККФ и MTO наблюдаются схожие проблемы,для решения которыхпроцессы проводят в режиме псевдоожиженияс использованиеммикросферического катализатора.Синтез низших олефинов из метана через промежуточное образование хлористогометила имеет ряд преимуществ:- позволяет исключить дорогостоящую стадию превращения природного газа в синтезгаз.
В результате капитальные затраты на создание такого производства и его энергоемкостьниже, по сравнению с получением низших олефинов через стадию образования синтез-газа.- Возвращение на оксихлорирование метана хлористого водорода, образующегося настадии пиролиза хлористого метила, позволяет осуществлять производство олефинов С 2-С3 посбалансированной по хлору схеме.- Единичная мощность реакторов в производстве олефинов С 2-С3 из хлористого метила,полученного из природного газа, может варьироваться в широком диапазоне. Мощностьпроизводства низших олефинов может быть задана в соответствии как с поставкамиприродного газа, так и с требуемым объемом товарной продукции.-Процесс получения олефинов С2-С3 из метана через промежуточное образованиехлористого метила может быть успешно интегрирован в технологические циклынапредприятиях по производству хлоруглеводородов – мономеров.Работы по изучению каталитического пиролиза хлористого метила, представленные внаучно-технической литературе, носят чисто исследовательский характер, и не содержатданных по изучению влияния технологических параметров процесса на55основные еготехнологические показатели.
Отсутствуют также данные о разработке промышленногокатализатора пиролиза хлористого метила и определении его каталитических свойств. Нетданных по разработке технологии процесса и его аппаратурном оформлении.С целью создания и разработки промышленного способа получения низших олефинов(этилен,пропилен)каталитическимпиролизомхлористогометила,какстадиивтехнологической цепочке квалифицированной переработки природного газа в ценныенефтехимические продукты, необходимо провести дополнительные экспериментальныеисследования процесса.Задачи исследовательской работы заключаются в следующем:- выбор активного компонента каталитической системы для проведения процессапиролиза хлористого метила в низшие олефины С2=-С3=, обеспечивающие высокую конверсиюхлористого метила и селективностью образования этилена, пропилена;- выбор связующего компонента каталитической системы для проведения процессапиролиза хлористого метила в низшие олефины С2=-С3=, не снижающегоконверсиюхлористого метила и селективностью образования этилена, пропилена;- определение состава каталитической системы для проведения пиролиза хлористогометила в низшие олефины С2=-С3=, позволяющего проводить процесс с высокой конверсиейхлористого метила и селективностью образования олефинов С2-С3;- определение интервалов основных технологических параметров (температура,объемная подача хлористого метила, период активной работы катализатора) процесса пиролизахлористого метилав режиме псевдоожижения на рекомендуемом микросферическомкатализаторе, обеспечивающих промышленно - значимые величиныконверсии хлористогометила и селективности образования низших олефинов;- исследование кинетических параметров процесса пиролиза хлористого метила внизшие олефины (этилен, пропилен) в режиме псевдооожижения на микросферическомкатализаторе.
Определение вида кинетического уравнения скорости брутто-реакции пиролизахлористого метила;-исследованиеспособарегенерациимикросферическогокатализаторадезактивированного в процессе пиролиза хлористого метила: определение условий проведенияпроцесса регенерации (температура, объемная скорость подачи регенерирующего агента,продолжительность).
Проверка восстановления первоначальной активности катализатора вусловиях непрерывной смены циклов «работа-регенерация»;- отработка процесса пиролиза хлористого метила и регенерации дезактивированногокатализатора в режиме псевдоожижения на пилотной установке с целью уточнения основных56технологических параметров, обеспечивающих промышленно - значимые величины конверсиихлористого метила и селективности образования низших олефинов;-использованиеполученныхэкспериментальныхданныхдляразработкипринципиальной технологической схемы процесса каталитического пиролиза хлористогометила в режиме псевдооожижения на микросферическом катализаторе как стадии технологиипереработки природного газа в низшие олефины.
Расчет норм технологического процесса ирасходных коэффициентов сырья и вспомогательных материалов.572. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.2.1. Методика приготовления катализатора на основесиликоалюмофосфата SAPO-34.Исследование процесса пиролиза хлористого метила в низшие олефины проведено сиспользованием катализаторов на основе силикоалюмофосфата SAPO-34, синтезированного влаборатории "Катализаторов нефтехимических процессов" ИНХС им.
А. В. Топчиева РАН.При обсуждении результатов исследований пиролиза хлористого метила на указанныхобразцах силикоалюфосфата используются данные, полученные ранее в 2008-2010 гг. накатализаторе SAPO-34 производства компании Zeolyst International [111].Блок - схема процесса получения силикоалюмофосфата SAPO-34 приведена на рис. 2.1.1Рис. 2.1.1. Блок - схема процесса получения силикоалюмофосфата SAPO-34.Силикоалюмофосфатына основе SAPO-34,синтезируемыевсоответствиисприведенной блок-схемой (рис.
2.1.1), имеют форму пластин, размеры которых 50x20 мм.В таблице 2.1.1 приведен перечень синтезированных образцов силикоалюмофосфатовна основе SAPO-34. Исследования каталитической активности, полученных образцов, впроцессе пиролиза хлористого метила в низшие олефины проводились в реакторе сиспользованием стационарного слоя. Пластинки силикоалюмофосфатов на основе SAPO-34дробились, и для загрузки в реактор отбиралась фракция 3x3 мм, размер которой обусловленфарфоровой насадкой (3x4 мм.) использовавшейся при загрузке в лабораторный реактор.58Таблица № 2.1.1Образцы силиклалюмофосфатов, синтезированные в ИНХС им.
А.В.Топчиева.№п/пМаркировкаТопчиеваИНХСим. Тип силикоалюмофосфатаСтационарный слой1SAPO-34силикоалюмофосфат-структуратипашабазит CHA.Силикоалюмофосфаты на основе SAPO-34 модифицированные1SAPO-34Sicиликоалюмофосфатмодифицированный 2% SiO2Fe2SAPO-34cиликоалюмофосфатмодифицированный 0,11% Fe2O3Mg3SAPO-34силикоалюмофосфат синтезированныйпо китайской прописи с MgСиликоалюмофосфаты на основе SAPO-181SAPO-34 / SAPO-18cиликоалюмофосфат-структуратипаCHA/AEI2SAPO-18cиликоалюмофосфат-структуратипаAEIСинтезированный силикоалюмофосфат - SAPO-34 использовался в качестве активногокомпонента для приготовления катализаторов гранулированных со связующими компонентами(Al2O3, SiO2), а также микросферического катализатора SAPO-34/Al2O3. Образцы катализаторовнаработаны в лаборатории "Катализаторов нефтехимических процессов" ИНХС им.
А. В.Топчиева РАН.Образцы гранулированных катализаторов были синтезированы согласно блок-схеме2.1.2. Полученные образцы имели форму пластинок (50x20 мм). Состав наработанныхкатализаторов приведен в табл. 2.1.2. Для проведения исследований пиролиза хлористогометила в присутствии синтезированных образцов использовался реактор стационарного слоя.Перед загрузкой в реактор пластинки гранулированных силикоалюмофосфатов дробились, иотбиралась фракция 3x3 мм, поскольку фарфоровая насадка, использовавшаяся при загрузке вреактор пиролиза имеет размер3x4 мм.59Рис.2.1.2.Блок-схемапроцессаполучениясиликоалюмофосфатаSAPO-34 гранулированного со связующим компонентом.Таблица № 2.1.2Составы силиклалюмофосфата SAPO-34 гранулированного с различными связующимикомпонентами, синтезированного в ИНХС им.
А.В.Топчиева.№п/п123МаркировкаТопчиеваИНХСим.Состав катализатораСтационарный слойSAPO-34 /Al2 O3(40/60)силикоалюмофосфат(40%масс.)гранулированный со связующим - оксидалюминия (60%масс)SAPO-34/Al2O3(60/40)силикоалюмофосфат(60%масс.)гранулированный со связующим - оксидалюминия (40% масс.)SAPO-34/ SiO2 (60/40)силикоалюмофосфат(60%масс.)гранулированный со связующим –оксид кремния (40 %масс.)ПолучениемикросферическогокатализатораSAPO-34/Al2O3осуществлялосьнаустановке, согласно блок - схеме, которая представлена на рисунке 2.1.3. Поэтапный синтезкатализатораSAPO-34/Al2O3позволяетполучатьготовыйкатализаторввидемикросферического порошка. Рекомендованный фракционный состав микросферическихкатализаторов крекинга углеводородного сырья в режиме псевдоожижения составляет 60-120мкм. [16].Синтезированный катализатор SAPO-34/Al2O3 – микросфера подвергалсяфракционированию.
Отобранная фракция 60-120 мкм использовалась для проведенияисследования процесса пиролиза хлористого метила в режиме псевдоожижения.60Рис.2.1.3Блок-схемапроцессаполучениямикросферическогокатализатораSAPO-34/Al2O3.В таблице 2.1.3 приведен состав микросферического катализатора SAPO-34/Al2O3.Таблица № 2.1.3Состав микросферического катализатора SAPO-34/Al2O3, синтезированного в ИНХСим. А.В.Топчиева.№п/п1Маркировка ИНХС им.
Состав катализатораТопчиеваПсевдоожиженный слойSAPO-34/Al2O3микросферическийсиликоалюмофосфатныйкатализатор(60%масс.)гранулированныйсосвязующим - оксид алюминия (40 %масс.).Объем опытной партии микросферического катализатора SAPO-34/Al2O3 для проведениялабораторных исследований процесса пиролиза хлористого метила в низшие олефины составил40 см3. Для изучения процесса пиролиза хлористого метила на пилотной установке былаприготовлена партия микросферического катализатора SAPO-34/Al2O3 объемом 1400 см3.В рамках исследовательской работы были проведены физико-химические исследованияобразцов катализаторов в ИНХС им. А.В.
Топчиева.исследований образцов катализаторов представлены в главе 3.61Результаты физико-химических2.2. Описание лабораторной установки и методика проведения экспериментальныхисследований пиролиза хлористого метила.Исследования процесса каталитического пиролиза хлористого метила проводятся налабораторной установке, схема которой представлена на рис. 2.2.1.Азот используется для продувки лабораторной установки во время пуска и остановкипроцесса. Нагрев и охлаждение реактора поз. 1 производится при подаче азота. Азот в реакторпоз.1 подается из баллона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
