Фракционный состав

Состав бензиновой фракции	Отгон, %	Температура, 0С
Арены	0,5	54.99
Изопарафины	25,0	95.30
Нафтены	50,0	113.21
Парафины	75,0	131.71
Октановое число (ИМ), пункты	99,5	206.73

Углеводородный состав дистиллята газового конденсата достигло двых пиков: изопарафины и нафтены.

Октановое число дистиллята газового конденсата (77,92%)

Влияние температуры процесса на состав продуктов переработки ПБФ

НК70 – КК170 ⁰С на катализаторе Н-ЦКЕ-Г(М=50) + гпс (3% W, 0,007% Co, 0,0024%Bi) при 2 ч^-1 (12 см³/ч-ПБ, 6см³-к)

Температура, ºС	350	375	400	425
Газовая фаза, мас. %	24.23	28.43
Жидкая фаза, мас. %	75.77	71.57
Состав газовой фазы, мас. %
Метан	0,24	0,31
Этан	1,08	1,44
Этилен	0,38	0,87
Пропан	58,03	57,25
Пропилен	0,87	2,02
Изо-бутан	21,29	20,13
Н-бутан	17,47	16,58
Бутены	0.65	1.39
Состав жидкой фазы, мас. %
Арены	23,85	26,21
бензол	1,03	1,40
Изопарафины	34,68	34,46
Нафтены	27,12	25,69
Парафины	12,95	11,87
Олефины	1,39	1,76
Октановое число (ИМ), пункты	94.41	95.45

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО, УГЛЕВОДОРОДНОГО, ГРУППОВОГО СОСТАВОВ И ОКТАНОВОГО ЧИСЛА ПРОДУКТОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДИСТИЛЛЯТА ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА МЫЛЬДЖИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить фракционный, углеводородный, групповой состав и октановое число продуктов превращения дистиллята газового конденсата Мыльджинского месторождения на цеолитных катализаторах газохроматографическим методом.

СУЩНОСТЬ МЕТОДА:

Превращение индивидуальных углеводородов и прямогонных нефтяных фракций на высококремнеземных цеолитах

К числу реакций углеводородов, протекающих на цеолитах, относятся реакции крекинга, изомеризации, олигомеризации, диспропорционирования и др. Наиболее подробно исследован крекинг парафиновых углеводородов на пентасилах. Процесс крекинга н-октана на пентасилах типа ЦВК можно представить следующей общей схемой:

Парафин  «непредельные  парафины и аромати-  полициклические углеводороды,

фрагменты» ческие углеводороды кокс

Показано, что на пентасиле реакции перераспределения водорода и вторичные превращения олефинов идут с меньшей скоростью, чем на цеолитах другого типа. Относительная скорость крекинга парафинов снижается с уменьшением длины углеводородной цепи молекул (н-С7 > н-С6 > н-С5) и с увеличением степени разветвленности парафина (н-алкан > 2-метилалкан > триметилалкан > диметилалкан > этилалкан). По-видимому, скорость превращения различных молекул лимитируется скоростью их диффузии в поры цеолита, которая обусловлена размерами и формой молекул, причем длина молекул играет несколько меньшую роль, чем кинетический диаметр.

С повышением температуры различия в скорости крекинга парафинов разной структуры на таких цеолитах существенно уменьшаются. Предполагают, что в отличие от цеолитов первого поколения пентасилы обладают «динамичной» молекулярно-ситовой селективностью в отношении реагирующих молекул, в результате чего молекулы, кинетические диаметры которых различаются более, чем на 1 Å, могут с примерно одинаковой скоростью диффундировать в поры таких цеолитов.

Превращения циклоалканов на цеолитах семейства пентасила исследованы недостаточно. Имеются данные о возможности получения с высокими выходами ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и других алкилбензолов) из циклогексана, циклопентана и метилциклогексана на цеолите типа ЦВК при 450 ºС в проточных и импульсных условиях. Независимо от исходного углеводорода во всех случаях образовывались одни и те же продукты в примерно одинаковых соотношениях. Сравнение с аналогичными данными для этилена и н-гексана позволило сделать вывод о протекании реакции низших олефинов, парафинов и циклопарафинов по одной и той же схеме через первоначальное расщепление исходного углеводорода на фрагменты С₂–С₄, адсорбированные на поверхности цеолита.

Высококремнеземные цеолиты зарекомендовали себя эффективными катализаторами реакций взаимных превращений ароматических углеводородов и их алкилирование. Наиболее важное значение имеет процесс селективной изомеризации м- и о-ксилолов в п-изомер. Показано, что цеолит ZSM-5 обладает очень низкой активностью в диспропорционировании диалкилбензолов и был совершенно неактивен в превращениях 1,2,4-триметилбензола, но проявляет высокую активность в изомеризации ксилолов, которая проходила селективно в сторону образования п-изомера.

Помимо изомеризации ксилолов на пентасилах селективно проходит реакция диспропорционирования толуола в бензол и ксилолы, хотя эта реакция протекает с меньшей интенсивностью, чем изомеризация, а селективное образование п-ксилола наблюдается либо при модифицировании цеолита различными добавками, либо при снижении конверсии толуола путем изменения условий реакции.

Таким образом, в области температур, превышающих 300 ºС, возможные каталитические превращения органических соединений на кислых формах цеолитов можно свести к следующим типам:

– расщепление С–Н, С–С связей в парафинах и С–ОН связей в кислородсодержащих соединениях (в частности, в метаноле или диметиловом эфире) с образованием олефинов;

– перераспределение водорода в олефинах с образованием парафинов и ароматических углеводородов;

– превращения углеводородов, ведущие к образованию глубокодегидрированных соединений – предшественников кокса.

Для получения искусственных высокооктановых топлив особенно важны реакции изомеризации углеводородного скелета и перераспределения водорода в ненасыщенных соединениях. Вероятно, последний процесс на цеолитах осуществляется через стадии алкилирования ненасыщенных углеводородов олефинами, последующего отщепления насыщенного фрагмента (парафина) и образования еще более дегидрированного остатка: ароматического (десорбируемого) или полициклического (недесорбируемого) соединений.

Таким образом, синтез ароматических и парафиновых углеводородов на цеолитах должен идти одновременно. Их теоретическое весовое соотношение в продуктах реакции – примерно 0,60,4, что и наблюдается экспериментально. Этот процесс описывается следующим обобщенным уравнением:

В случае маршрута (2) катализатор быстро теряет свою активность, тогда как маршрут (1) – именно тот вариант, к которому нужно стремиться при создании стабильных катализаторов, так как в этом случае катализатор не отравляется коксом, а продукты реакции содержат ароматические углеводороды – компоненты высокооктановых бензиновых фракций.

Этап, на котором заканчивается реакция перераспределения водорода (появление недесорбируемых соединений – маршрут (2) – или образование смеси ароматических и парафиновых углеводородов – маршрут (1)), должен определяться химическим составом и концентрацией активных центров в цеолитах.

Определение состава продуктов превращения дистиллята на цеолитах осуществляется также с помощью пламенно-ионизационного детектора (ДИП). Принцип действия описан в лабораторной работе №1.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Включение хроматографа.

2. Ожидание готовности (выход хроматографа на режим): t=35 ºC; V_He=30 мл/мин; V_возд=200 мл/мин; tиспар=250 ºC; V_Н2=20 мл/мин.

3. Отбор пробы микрошприцом V= 0,2 мкл.

4. Ввод пробы, старт анализа.

5. В испарителе происходит испарение пробы и проба поступает в колонку. Капиллярная колонка представляет собой неподвижную жидкую фазу, в которой происходит растворение анализируемых углеводородов. Колонка помещена в термостат, где происходит программируемый нагрев (_{tнач.кол.}=35 ºC; t_{кон.кол.}=375 ºC). В результате при определенной температуре происходит испарение углеводородных компонентов в определенном порядке (в соответствии с их свойствами), которые поступают в ДИП, где происходит анализ.

6. Полученные данные регистрируются на ЭВМ с помощью программного обеспечения Хроматэк-аналитик 2.5.

7. Далее результаты обсчитываются с помощью внешней программы расчета «Хроматэк-Gasoline».

ВЫВОДЫ:

Фракционный состав продукта переработки дистиллята газового конденсата на катализаторе

Температура, ºС	350
Газовая фаза, мас. %	24.23
Жидкая фаза, мас. %	75.77

Углеводородный состав продукта переработки дистиллята газового конденсата на катализаторе: при температуре 350 ⁰С образуется жидкая(75,77%) и газовая(24,23%) фазы. В газовой фазе получаем два пика: пропан(58,03%), изо-бутан(21,29%); в жидкой фазе получаем три пика: изопарафины(34,68%), нафтены(27,12%), арены(23,85%).

Из таблицы один следует, что при повышении температуры масса(%) повышается: арены 4,11 - 23,85%; изопарафины 31,84-34,68%. Тсюда следует: что при повышении температуры, повышается октановое число.