Использование высококремнеземных цеолитов типа пентасил, модифицированных катионами металлов, в переработке нефтяного сырья является альтернативным способом получения высокооктановых автомобильных бензинов с низким содержанием ароматических углеводородов. Изучены кислотные и каталитические свойства цеолитов, модифицированных индием, в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Показано, что наиболее эффективным в этом процессе является катализатор, модифицированный наноразмерным порошком индия, полученным электрическим взрывом проволоки в среде аргона.

Исследовано изменение состава и свойств прямогонных бензиновых фракций нефтей Тамсагбулаг и Зуунбаян месторождений Монголии в процессе облагораживания на Fe-содержащем цеолитном катализаторе. Показано, что при термокаталитическом проевращении прямогонных бензинов снижается содержание нормальных парафинов и повышается концентрация ароматических углеводородов, что приводит к росту октановых чисел получаемых бензинов.

Синтезированы цеолиты типа ZSM с силикатным модулем 60-200 при использовании в качестве структурообразующей добавки гексаметилендиамина. С помощью методов ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа установлено, что полученные цеолиты принадлежат к типу ZSM-5, а их степень кристалличности составляет более 80%. Кислотные характеристики образцов определены методом термопрограммированной десорбции аммиака, а каталитические свойства изучены в процессе превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. Показано, что с увеличением силикатного модуля цеолита происходит снижение количества кислотных центров, при этом их сила уменьшается незначительно. Полученные СВК-цеолиты могут быть использованы в качестве основного компонента катализаторов облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти.

Обзор посвящен проблеме производства в России высококачественных моторных топлив с помощью процессов безводородной каталитической переработки прямогонных бензиновых фракций на высококремнеземных цеолитах. Дан сравнительный анализ классического риформинга и рассматриваемых нетрадиционных технологий и катализаторов.

С использованием различных структурообразующих добавок и без них синтезированы высококремнеземные цеолиты структурного типа ZSM-5, на основе которых приготовлены Мо-содержащие каталитические системы. Исследованы их физико-химические свойства и активность в процессе неокислительной конверсии метана. Установлена высокая ароматизирующая активность и стабильность катализатора Мо/ZSM-5, полученного на основе цеолита, синтезированного с гексаметилендиамином.

Методом гидротермального синтеза из щелочных алюмокремнегелей получены цеолиты структурного типа ZSM-5, ZSM-8, ZSM-11 и ZSM-12, которые модифицировались цинком методом пропитки. Изучены их кислотные свойства и установлено, что катализаторы отличаются друг от друга распределением и соотношением кислотных центров разного типа. Показана возможность прямой химической переработки этана в ароматические углеводороды на Zn-содержащих цеолитах различного структурного типа. Установлено влияние структуры высококремнеземных цеолитов на активность и селективность приготовленных на их основе Zn-содержащих катализаторов. Показано, что наиболее эффективным ктализатором процесса превращения этана в ароматические углеводороды является цеолит структурного типа ZSM-5, модифицированный цинком.

В неокислительных условиях исследовано преаращение метана до бензола, толуола и нафталина при температуре реакции 750С и объемных скоростях 500-1500ч-1 на цеолитах, модифицированных методом пропитки гептамолибдатом аммония, механическим смешением с оксидом и нанорошком Мо. Установлено, что наибольшая конверсия метана за один проход и максимальный выход ароматических углеводородов достигается на образце, содержащем 4,0 мас.% наноразмерного порошка Мо. Изучена стабильность работы Мо-содержащих цеолтиных катализаторов в процесс дегидроароматизации метана при различных объемных скоростях подачи сырья, и установлено характерное наличие индукционного периода, обусловленно образованием активных форм Мо как на внешней поверхности, так и в каналах цеолита. С ростом объемной скрости подачи сырья уменьшается как продолжительность индукционного периода, так и время стабильной работы катализатров. Показано, что кислотные свойства Мо-содержащего цеолитного катализатора зависят от концентрации и способа введения молибдена.

В работе представлены результаты исследований влияния структуры, морфологии и состава носителя Мо-содержащих цеолитных катализаторов на их активность в процессе неокислительной конверсии метана. Показана роль структурообразующей добавки, используемой при синтезе высококремнеземных цеолитов, на физико-химические и кислотные свойства полученных каталитических систем. Установлена зависимость активности и стабильности Мо-содержащих катализаторов от мольного отношения SiO2/Al2O3 в исходных цеолитах.

Изучена кинетика процесса превращения компонентов природного газа в ароматические углеводороды на модифицированных цеолитных катализаторах. Установлено влияние промотирующих добавок на активность и селективность катализаторов в данном процессе. Показано, что наиболее активным является катализатор на основе высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 с силикатным модулем 40 и добавками 4,0% молибдена и 0,5% галлия. Приведены результаты кинетических исследований.

Изучено совместное промотирующее влияние молибдена и галлия на каталитические свойства цеолита с силикатным модулем 40 в процесс конверсии природного газа в жидкие продукты. Показано, что дабавка катионов галлия к Мо-содержащему цеолиту приводит к повышению активности катализатора в процессе конверсии природного газа. Установлено, что максимальное количество ароматических соединений образуется на биметаллической цеолитной ситеме, содержащей 4,0% нанопорошка Мо и 1,0% оксида галлия.

Методом гидротермальной кристаллизации с использованием гексаметилендиамина в качестве темплата синтезированы индийсодержащие цеолиты. Исследованы их физико-химические и каталитические свойства в процессе конверсии метанола в углеводороды. Показано, что полученные катализаторы проявляют высокую каталитическую активность - конверсия метанола составляет 100%. Установлено, что введение индия в цеолит увеличивает селективность катализатора в отношении образования олефинов, что обусловлено снижением силы и концентрации его кислотных центров.

При изучении курса «Товароведение нефтяных и нефтехимических продуктов студенты вузов должны уяснить широкий круг вопросов, связанных с получением товарных нефтепродуктов высокого качества и их эффективного применения. Учитывая это, авторы второго тома при его составлении применили схему комплексного обзора для каждого рассматриваемого топлива (бензины, реактивные и дизельные топлива). Студентам предлагается краткая историческая справка о данном топливе, его назначении, принципе работы соответствующих двигателей и влиянии состава топлива на эффективность (экономичность и надежность) их работы. Рассматриваются основные требования к качеству топлив и их отражение в конкретных нормативных документах (ГОСТ, ТУ) с учетом требований мировых стандартов, в том числе - по экологическим характеристикам. Кратко рассматривается технология получения компонентов топлив на НПЗ и приготовление на их основе товарных топлив.

Изучено влияние термопаровой обработки высококремнеземных цеолитов типа ZSM-5 на их кислотность и селективность образования низших олефинов из прямогонных бензинов.

Исследованы состав и свойств нафтеновых нефтей Барсуковского и Русского месторождений. Установлено, что нефти являются малосернистыми, малосмолистыми, малопарафинистыми, нафтеновыми по углеводородному составу. Определен индивидуальный углеводородный состав бензиновых фракций НК-200 оС. Изучены товарно-технические характеристики дизельных дистиллятов.

Исследовано влияние способа получения Fe- и In-содержащих цеолитов на их физико-химические и каталитические свойства в процессах конверсии метанола в углеводороды и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Введение In и Fe в цеолит повышает время стабильной работы катализаторов в конверсии метана и увеличивает их селективность в отношении образования алкенов и изоалканов. Наиболее эффективными катализаторами для получения высокооктановых бензинов из прямогонного бензина являются цеолиты, содержащие нанопорошки железа и индия.

В данной работе приведены результаты экспериментального поиска целесообразности применения электровзрывных и газофазных нанопорошков металлов в качестве активных компонентов катализаторов гидроочистки дизельных фракций. Эффективность полученных катализаторов изучали на лабораторной установке, имеющей проточный реактор с неподвижным слоем катализатора и работающей при соответствующих технологических параметрах. Обнаружена существенная каталитическая активность системы на основе нановолкнистого сорбента в сочетании с нанопорошками (Ni-W; Ni-Mo), которая обеспечивает понижение содержания остаточной серы с 1,18 до 0,094%. Усиление кислотной функции катализатора за счет введения сильнокислотного цеолита сопровождается понижением остаточной среы до 0,040%.

В учебном пособии излагаются методы синтеза и исследования физико-химических и каталитических свойств высококремнеземных цеолитов, применение которых в качестве катализаторов обеспечило последние достижения в области нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Пособие состоит из двух частей - теоретической и лабораторного практикума. В теоретической части отражен современный уровень сведений о цеолитах - основные закономерности синтеза, вопросы изучения структуры, кислотных и каталитических свойств высококремнеземных цеолитов. В лабораторном практикуме описаны важнейшие методики, используемые при синтезе и изучении кислотных и каталитических свойств цеолитов и содержащие оригинальные разработки авторов пособия либо имеющиеся в научной литературе. Лабораторные работы содержат вопросы, позволяющие дать свою интерпретацию результатов определенного экспериментального исследования. Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области адсорбции и катализа.

Синтезированы высококремнеземные цеолиты семейства пентасил с силикатным модулем от 20 до 200. На их основе приготовлены катализаторы, содержащие никель, цирконий и платину, введенные различными способами. Изучено влияние величины силикатного модуля цеолита и модифицирования на кислотность и активность цеолитных катализаторов в процессе изомеризации н-октана. Определены оптимальные условия проведения изомеризации н-октана в присутствии исследуемых катализаторов.

Изучен процесс превращения широкой фракции легких углеводородов в ароматические соединения в присутствии высококремнеземных цеолитных катализаторов. Показано, что основные параметры процесса - температура, давление и расход сырья, а также состав катализатора и соотношение компонентов в исходной газообразной смеси - оказывают существенное влияние на конверсию газообразных углеводородов и выход жидких продуктов. Установлено, что проведение окислительной регенерации каталазатора, отработавшего в одном реакционном цикле не менее 100 ч. приводит к практически полному восстановлению его первоначальной активности.

Исследовано влияние термопаровой обработки высококремнеземных цеолитов (ВКЦ), модифицированных цинком и галлием, на их кислотные и каталитические свойства в ароматизации низших алканов С3-С4. Введение модифицирующих добавок галлия и цинка в Н-ВКЦ увеличивает активность и селективность цеолитсодержащих катализаторов в образовании ароматических углеводородов. Показано, что термопаровая обработка приводит к частичному деалюминированию цеолита, снижению протонодонорной способности и концентрации кислотных центров, а в продуктах реакции снижается содержание ароматических углеводородов, особенно полициклических углеводородов, и увеличивается концентрация низших олефинов.

Рассмотрены вопросы применения метода геостатистического анализа, основанного на новых информационных технологиях, для исследования распределения высоковязких нефтей в зависимости от изменения физико-химических свойств. Показано, что высоковязкие нефти в среднем являются тяжелыми, сернистыми, высокосмолистыми, высокоасфальтеновыми, с низким содержанием парафинов и легкой фракции.

Исследовано влияние природы струтурообразующей добавки на физико-химические свойства синтезированных цеолитов и активность Zn-содержащих катализаторов, приготовленных на их основе, в процессе превращения этана в ароматические углеводородв. Показано, что структурообразующая добавка играет важную роль при гидротермальном синтезе цеолита. Установлено, что наибольшей активностью и стабильностью в процессе ароматизации этана характеризуется катализатор, приготовленный на основе цеолита, синтезированного с использованием гексаметилендиамина в качестве темплата.

Изучен процесс неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды на цеолитах, модифицированных Mo и Ni. Методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура и состав Ni-Mo/ZSM-5-катализаторов. Было показано, что в системе имеется два типа частиц: кластеры молибдена (размером 1 нм) во внутренних каналих цеолита, частицы карбида Mo и Ni-Mo на поверхности цеолита. На частицах Ni-Mo наблюдался рост нанотрубок. Изучено влияние добавки никеля к 4,0% Mo/ZSM-5-катализатору.

Изучены кислотные свойства и каталитическая активнсоть модифицированных платиной и галлием высококремнеземных цеолитов типа ZSM-5 в процессе совместной конверсии бутана и гексана. Показано, что введение модифицирующих металлов (Ga, Pt) на стадии гидротермального синтеза изменяет кислотные и каталитические свойства исходного цеолита. Наибольшую эффективнсоть в процесс ароматизации исследуемых алканов проявляет Ga-HZSM-5. На всех образцах (H-ZSM-5, Ga-HZSM-5, Pt-HZSM-5) эффект своместного превращения бутана и гексана не обнаружен.

Учебное пособие посвящено методам получения реактивных топлив для дозвуковой и сверхзвуковой авиации и является одним из разделов теоретического курса "Химия и технология ГСМ и спецжидкостей", читаемого студентам факультета ГСМ. Рассматриваются методы получения прямогонных и термостабильных топлив. Большое внимание уделяется изучению химического и фракционного состава реактивных топлив в зависимости от природы исходного сырья и назначения готовой продукции и их взаимосвязи с эксплуатационными свойствами. Приводятся краткие сведения по зарубежным реактивным топливам и способам получения присадок.

Изучены кислотные и каталитические свойства цеолита семейства пентасила, содержащего наноразмерные порошки металлов Pt, Zn и Ni, полученные методом электрического взрыва проволок в среде аргона, в процессах ароматизации низших алканов и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти.

Приведены результаты экспериментального исследования процессов озонирования остатков (мазутов), вырабатываемых при атмосферной перегонке нефти на ряде отечественных нефтеперерабатывающих заводов, с последующим низкотемпературным крекингом продуктов реакции. Показана возможность превращения около поовины массы исходных мазутов в компоненты дистиллятных моторных топлив. Установлены оптимальные величины основных технологических параметров проведения указанных стадий процесса, выходы, составы и товарно-технические характеристики получаемых газов, бензиновых и дизельных фракций.

Исследованы физико-химические свойства нефти, её бензиновых, дизельных фракций и остатков атмосферно-вакуумной перегонки для получения товарных продуктов.

Изучено влияние способа введения и концентрации железа на кислотные свойства цеолита, а также на его каталитическую активность и стабильность в процессе конверсии метанола в углеводороды. Показано, что состояние активных центров в цеолите определяется распределением металла в его структуре, зависящим от способа модификации цеолита. Установлено, что при добавлении железа в цеолит повышается длительность межрегенерационного цикла катализатора, а наибольшей каталитической стабильностью характеризуются образцы, в которые железо введено на стадии гидротермального синтеза.

Изучено влияние озонирования и депарафинизации монгольских высокопарафинистых нефтей на групповой углеводородный состав бензиновых фракций. Исследовано изменение состава и свойств пря-могонных бензиновых фракций (температура начала кипения 180°С) в процессе их облагораживания с использованием цеолитного катализатора. Показано, что после озонирования и последующего термолиза нефти в составе бензиновых фракций уменьшается концентрация нафтеновых и увеличивается доля ароматических углеводородов. Установлено, что при депарафинизации высокопарафинистой нефти с использованием сжиженного газа из состава бензиновых фракций удаляются преимущественно нормальные алканы. Показано, что при термокаталитическом превращении прямогонных бензиновых фракций в полученных катализатах содержание нормальных парафинов и нафтенов уменьшается в 2-5 раз, количество ароматических углеводородов увеличивается в 2-4 раза, октановое число бензинов возрастает на 18-40 пунктов.

Изучено превращение прямогонной бензиновой фракции высокопарафинистой нефти в высокооктановый бензин на ниобийцирконийалюмосиликатном катализаторе цеолитной структцры ZSM-5. Показано влияние условий проведения процесса на выход, состав и эксплуатационные показатели образующего бензина. Установлено, что в присутствии полученного катализатора путем варьирования условиями процеса можно получать бензин требуемого качества. С помощью методов термодесорбции аммиака и дифференциального термического анализа получены данные о кислотных характеристиках цеолитного катализатора и количестве образующегося на его поверхности кокса в ходе превращения прямогонного бензина. Оценена стабильность работы катализаторов в модельной реакции конверсии метанола в углеводороды.

В монографии изложен новый подход к повышению эффективности и оптимизации производства товарных бензинов с использованием компьютерных интеллектуальных систем, основанных на физико-химических, технологических закономерностях этих процессов и фактических данных по эксплуатации действующих промышленных установок. Посредством физико-химического анализа и компьютерного моделирования кинетики процесса с учетом экспериментальных данных с различных НПЗ показано решение проблем тестирования катализаторов с учетом состава сырья и технологических особенностей производства, определения оптимального уровня кислотной и металлической активности Pt-контакта, стабилизации технологических режимов и прогнозирования срока регенерации катализатора. Предложена модель процесса компаундирования товарных бензинов на основе расчета интенсивности межмолекулярных взаимодействий компонентов смеси и установлена эффективность совместной оптимизации технологической и производственной стадий НПЗ. В заключение приведено описание "Тренинг-системы" по аварийным и эксплуатационным ситуациям на НПЗ. Книга предназначена для инженерно-технического персонала нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, а также в качестве учебного пособия для студентов химико-технологических специальностей вузов.

В работе представлены результаты исследования активности Zn-содержащих катализаторов, приготовленных на основе цеолитов, синтезированных с разной структурообразующей добавкой и без неё, в процессе превращения этана в ароматические углеводороды. Установлено, что наибольшей активностью в процессе ароматизации этана обладает катализатор, приготовленный на основе цеолита, синтезированного с использованием гексаметилендиамина в качестве темплата.

Определены групповые углеводородные составы типичных нефтей важнейших месторождений Монголии, а также их бензиновых, дизельных и масляных фракций. Оценены товарно-технические характеристики этих фракций, намечены пути дополнительной переработки прямогонных фракций с целью доведения их качества до требуемых кондиций.

В работе представлены результаты исследования влияния силикатного модуля высококремнеземного цеолита на превращение н-октана. Полученные цеолитные катализаторы охарактеризованы методами ИК-спектроскопии и термодесорбции аммиака. Установлено, что наибольший выход изоалканов наблюдается на цеолитах с силикатным модулем 20 и 40 при температуре процесса 320-340 °С.

Исследована конверсия этана в ароматические углеводороды на высококремнеземном цеолите ZSM-5 структурного типа, модифицированном цинком с использованием метода пропитки. Методами термопрограммированной десорбции аммиака, дифференциального термического анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии характеристического рентгеновского излучения изучен процесс дезактивации Zn-содержащего цеолитного катализатора на различных стадиях конверсии этана и установлены природа и распределение активных фаз и коксовых отложений на его поверхности. Показано, что катализатор Zn/ZSM-5 характеризуется относительно высокой активностью и стабильностью в процессе превращения этана в ароматические углеводороды.