CC BY
35
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ГИДРИРОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА АЛЮМОПЛАТИНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
Шайжанов Нуриман Серикболатович
студент Уфимского государственного нефтяного технического университета, РФ, Республика Башкортостан, г. Уфа E-mail: nurimanshaizhanov@gmail. com Загидуллин Шамиль Галиевич студент Уфимского государственного нефтяного технического университета, РФ, Республика Башкортостан, г. Уфа
E-mail: zagidullin-shamil@mail. ru Ахметов Артур Вадимович аспирант Уфимского государственного нефтяного технического университета, РФ, Республика Башкортостан, г. Уфа
E-mail: _ [email protected] Габдраупов Артур Радикович аспирант Уфимского государственного нефтяного технического университета, РФ, Республика Башкортостан, г. Уфа
E-mail: arturgutty@mail. ru Ахметов Арслан Фаритович д-р техн. наук, зав. кафедрой «Технология нефти и газа» член-корр. АН РБ, профессор Уфимского государственного нефтяного технического университета, РФ, Республика Башкортостан, г. Уфа
E-mail: [email protected]
INVESTIGATION OF THE KINETICS OF THE PROCESS OF AROMATIC HYDROCARBONS HYDROGENATION USING PLATINUM-ON-ALUMINA CATALYST
Shajzhanov Nuriman Serikbolatovich
student of Ufa State Petroleum Technical University, Ufa
Zagidullin Shamil Galievich student of Ufa State Petroleum Technical University, Ufa
Akhmetov Arthur Vadimovich postgraduate student of Ufa State Petroleum Technical University, Ufa
Gabdraupov Arthur Radikovich postgraduate student of Ufa State Petroleum Technical University, Ufa
Akhmetov Arslan Faritovich head of department «Oil and gas technology», Doctor of Technical Sciences, professor of Ufa State Petroleum Technical University, Ufa
АННОТАЦИЯ
В данной работе исследована кинетика гидрирования ароматических углеводородов на алюмоплатиновых катализаторах. Найдены константы
реакций при различных температурах. Было определено, что реакции гидрирования концентратов моно- и бициклических ароматических углеводородов имеют первый порядок по сырью, порядок реакций по водороду для проводимых условий равен нулю.
ABSTRACT
In this work the kinetics of hydrogenation of the aromatic hydrocarbons using Pt/A12O3 catalyst has been investigated. Constants of the hydrogenation reactions for different temperatures have been measured. It has been determined, that the hydrogenation reactions for concentrates of mono- and bicyclic aromatic hydrocarbons have first order for feedstock, the order of the reactions is zero for hydrogen in the interval of studied technological parameters.
Ключевые слова: кинетика реакций; ароматические углеводороды; порядок реакции гидрирования.
Keywords: kinetics of chemical reactions; aromatic hydrocarbons; order of the hydrogenation reactions.
При исследовании кинетики протекания целевых реакций процесса важным является определение их порядка. Знание порядка реакции дает возможность дальнейшего построения кинетической модели процесса. Целью данной работы является исследование кинетики реакций гидрирования концентратов ароматических углеводородов.
В исследовании использовались 2 вида сырья — фракции 180—320 °С (сырье А) и 220—300 °С (сырье В), выделенные из остатков производства ксилолов. Особенностью данного сырья является то, что они полностью состоят из ароматических углеводородов и не содержат серы. Хроматографический анализ показал, что сырье А состоит из 70 % моно-, 28 % би- и 2 % трициклических ароматических углеводородов, сырье В — из 21 % моно- и 79 % бициклических ароматических углеводородов.
По причине отсутствия серы для гидрирования сырья возможно применение высокоактивных катализаторов на основе платины — в ходе исследований использовался алюмоплатиновый катализатор 0,6 % Р1/Л12О3. Опыты проводились на пилотной лабораторной установке проточного типа.
В результате проведенной работы были построены графические зависимости степеней превращения х от фиктивного времени реакции т (рисунки 1 и 2), которые показали нам, что порядок реакции по сырью в исследуемом процессе отличается от нулевого.
Рисунок 1. Зависимость степени превращения сырья А от фиктивного времени реакции (давление 4,0 МПа, температура 275 °С, соотношение
Н2:сырье 1500 об.)
Рисунок 2. Зависимость степени превращения сырья В от фиктивного времени реакции (давление 6,0 МПа, температура 325 °С, соотношение
Н2:сырье 1500 об.)
Согласно методике, изложенной в источнике [1], для проверки первого
порядка реакции были построены графические зависимости между и т.
1 - х
Рисунок 3. Интегральная зависимость для реакции гидрирования сырья А (давление 4,0 МПа, температура 275 °С, соотношение Н2:сырье 1500 об.)
Рисунок 4. Интегральная зависимость для реакции гидрирования сырья В (давление 6,0 МПа, температура 325 °С, соотношение Н2:сырье 1500 об.)
Из графиков видно, что полученные точки, с учетом погрешности, лежат на одной прямой, значит реакции гидрирования сырья А и В имеют первый порядок по сырью, что соответствует их стехиометрическим коэффициентам в исходных уравнениях реакций гидрирования.
На основании полученных данных были определены константы скорости реакции гидрирования для сырья А и В, которые определялись как тангенс угла наклона полученной прямой интегральной зависимости. Были получены следующие значения:
• для сырья А при давлении 4,0 МПа и соотношении Н2:сырье 1500 об.: к2оо°с =1,17 ч-1; к225°с =1,58 ч-1; к250°с =1,74 ч-1; к275°с = 3,30 ч-1.
• для сырья В при давлении 6,0 МПа, температуре 325 °С и соотношении Н2:сырье 1500 об. константа скорости составила к325°С = 2,58 ч-1.
В ходе исследований водород брался при высоких давлениях и со значительным избытком. Опыты показали, что при исследуемых значениях технологических параметров малые изменения концентрации водорода не приводят к заметным изменениям скорости реакций гидрирования, таким образом, порядок реакций гидрирования по водороду можно принять нулевым.
В результате исследования было определено, что суммарный порядок целевых реакций равен единице, при использовании рекомендуемых технологических параметров конверсия сырья зависит от концентрации ароматических углеводородов в первой степени и не зависит от концентрации водорода. Были также определены константы скорости для реакций гидрирования сырья А и В. Полученная информация дает нам возможность для дальнейшего построения кинетической модели процесса гидрирования концентратов ароматических углеводородов.
Список литературы:
1. Безденежных А. А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант, Ленинград: Химия, 1973 — 256 с.
