CC BY
102
УДК 665.658.2 DOI: https://doi.org/10.24411/2071-8268-2019-10101
ОЧИСТКА ИЗОПРЕНА ОТ АЦЕТИЛЕНОВЫХ ПРИМЕСЕЙ НА НИКЕЛЕВОМ КАТАЛИЗАТОРЕ
О.Х. КАРИМОВ
Филиал ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
в г. Стерлитамаке (453118, Россия, г. Стерлитамак, Пр. Октября, 2) E-mail: karimov.oleg@gmail.com
В статье приводятся сравнительные результаты гидрирования ацетиленовых углеводородов в составе изопрена на катализаторах, приготовленных методом нанесения никеля на носитель (кизельгур, таурит и в их смеси) без предварительной стадии высокотемпературного восстановления катализатора водородом и пассивации азотно-воздушной смесью. Показана возможность использования в качестве носителя катализатора углеродсодержащего минерального материала — казахстанского сланцевого шунгита (таурита). Полученные образцы катализаторов имеют высокую активность. Однако, наибольшими каталитическими показателями обладает катализатор «никель на кизельгуре», конверсия а-ацетиленовых углеводородов достигает 91,22%, бутина-2 — 66,54%. Установлено, что увеличение температуры активации способствует повышению активности катализатора. При этом возрастает селективность процесса по отношению к целевой реакции гидрирования ацетиленовых примесей изопрена.
Ключевые слова: никелевый катализатор, изопрен, ацетиленовые углеводороды, кизельгур, шунгит.
Для цитирования: Каримов О.Х. Очистка изопрена от ацетиленовых примесей на никелевом катализаторе // Промышленное производство и использования эластомеров, 2019, № 1, С. 3-5. DOI: 10.24411/2071-8268-201910101.
PURIFICATION OF ISOPRENE FROM ACETYLENE IMPURITIES ON THE NICKEL CATALYST
Karimov O.Kh., Branch of Ufa State Petroleum Tech nological University in the City of Sterlitamak
(Pr. Octyabrya, 2, Sterlitamak, 453118, Russia)
Abstract. The article shows the possibility of using as a catalyst carrier carbonaceous mineral material — Kazakhstan shale shungite (taurite). The comparative results of hydrogenation of acetylene hydrocarbons in the composition of isoprene on catalysts prepared by the method of Nickel deposition on the carrier (kieselguhr, taurite and in their mixture) without the preliminary stage of high-temperature reduction of the catalyst by hydrogen and passivation by nitrogen-air mixture are presented. The obtained samples of catalysts have high activity. However, the catalyst «Nickel on diatomaceous earth» has the highest catalytic indicators, the conversion of a-acetylene hydrocarbons is 91.22%, butine-2 — 66.54%.It was found that the increase in the activation temperature increases the activity of the catalyst. This increases the selectivity of the process in relation to the target hydrogenation reaction of acetylene impurities of isoprene.
Keywords: nickel catalyst, isoprene, acetylene hydrocarbons, diatomaceous earth, shungite.
For citation: Karimov O.Kh. Ochistka izoprena ot atsetilenovykh primesey na nikelevom katalizatore [Purification of isoprene from acetylene impurities on the nickel catalyst]. Promyshlennoyeproizvodstvo i ispol'zovaniya elastomerov, 2019, no. 1, pp. 3-5. (In Russ.). DOI: 10.24411/2071-8268-2019-10101.
Производство синтетических каучуков — одна из ведущих отраслей нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Одним из важнейших мономеров для получения синтетических каучуков является изопрен. Изопрен используется, главным образом, для получения изопренового каучука путем стереорегулярной полимеризации в присутствии ме-таллорганических катализаторов. Кроме того, изопрен используется и как исходное сырье в производстве термоэластопластов.
Большинство примесей, сопутствующих изопрену в процессе его промышленного получения, существенно влияют на кинетику полимеризации и качество конечного продукта. Так, ацетиленовые углеводороды приводят к увеличению индукционного периода и существенному снижению скорости полимеризации [1].
В этой связи удаление из мономеров примесей ацетиленовых углеводородов является важной задачей. Хотя разработан ряд процессов жидкостной очистки с
применением растворителей для избирательного удаления ацетиленовых углеводородов, более экономичным оказывается их избирательное каталитическое гидрирование.
В настоящее время в промышленности в качестве катализаторов селективного гидрирования используются различные нанесенные катализаторы. Наиболее применимым является катализатор на основе никеля, обладающий высокой активностью и сравнительно низкой стоимостью по сравнению с катализаторами на основе благородных металлов.
В настоящее время разработан способ получения высокоэффективного катализатора методом нанесения никеля на кремнеземные и кремний-углеродные носители без предварительной стадии высокотемпературного восстановления катализатора водородом и пассивации азотно-воздушной смесью [2]. Представляет практический интерес использование в качестве кремний-углеродного носителя новых минеральных сорбентов.
МОНОМЕРЫ
В работе [3] рассмотрена возможность приготовления катализатора данным методом на коксуском шунгите (торговой марки «Таурит» — далее таурит), для сравнения готовились образцы катализатора на кизельгуре (диатомитовом порошке) и в смеси в равной пропорции кизельгур-таурит.
Таурит представляет собой глобулярный «неграфи-тизируемый» углерод с метастабильной надмолекулярной структурой кремнистого или карбонатного типа. Наноструктура таурита определяет его специфические свойства: сорбционные, каталитические, восстановительные, поэтому он представляет интерес для производства никелевого катализатора в качестве кремнийсодержащей подложки, имеющей в своей структуре 4-10% углерода [4].
Каталитические свойства образцов изучались в реакции гидрирования псевдокумола [3], наиболее высокие показатели активности катализатора отмечены у образца на таурите (78%).
В настоящей работе показана гидрирующая способность никелевого катализатора для очистки изопрено-вой фракции от ацетиленовых углеводородов.
Экспериментальная часть
Катализатор получали по методу, предъявленному в работе [3]. В качестве носителей использовали таурит, кизельгур и их смесь в равной пропорции. Активацию образцов катализатора осуществляли непосредственно в реакторе гидрирования в токе циркулирующего водорода при различной температуре и длительности 5 ч.
Эксперименты проводились на установке проточного типа со стационарным слоем катализатора (объем катализатора 30 см3) в процессе гидрирования ацетиленовых углеводородов в изопрене. Испытания вели при 16°С, объемной скорости подачи сырья 2,5 час-1, соотношение ацетиленовые соединения:водород 1:40 моль/моль. Состав продуктов анализировали хроматографически-ми методами.
Результаты и обсуждение
В виду высокой дисперсности таурита его применение в качестве единственного носителя осложняется низкой прочностью катализатора и сложностью табле-тирования без добавления связующего графита. При выгрузке из реактора он частично рассыпался в виде
порошка. По этой причине рассматривалась возможность его использования в смеси с кизельгуром.
Результаты каталитического гидрирования ацетиленовых углеводородов на полученных образцах никелевого катализатора представлены в таблице.
Как видно из данных таблицы, полученные образцы катализатора обладают высокой активностью в процессе селективного гидрирования ацетиленовых соединений в изопрене. Наибольшая конверсия ацетиленовых углеводородов наблюдается у образцов катализаторов на кизельгуре (91,22%) и таурите (91,12%). Однако никелевый катализатор на кизельгуре обладает большей гидрирующей способностью по отношению к бутину-2, конверсия которого выше на 7,87%, чем на катализаторе с тауритом. Но при этом наблюдается и более высокая потеря изопрена, конверсия которого на данном образце составляет 1,28%. Использование в качестве носителя смеси кизельгура и таурита увеличивает конверсию бутина-2 в сравнении с катализатором на таурите, но при этом наблюдается максимальная потеря изопрена, конверсия которого составляет 1,71%.
Из результатов испытания образцов катализатора «никель на кизельгуре» видно, что увеличение температуры активации способствует повышению активности катализатора. При этом возрастает селективность процесса по отношению к целевой реакции.
Таким образом, использование в качестве носителя для никелевого катализатора гидрирования ацетиленовых углеводородов кремний-углеродного носителя на основе сланцевого шунгита возможно. Получаемые катализаторы обладают высокими каталитическими свойствами. Однако использование в качестве носителя никелевого катализатора на таурите представляется целесообразным только в смеси с кизельгуром.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ/REFERENCES
1. Соколова Е.В., Шангареева А.Р., Ахметова Т.И. Определение микропримесей в изопрене методом капиллярной хроматографии // Вестник технологического университета. — 2017. — Т. 20, № 14. — С. 57-61. [Sokolova E.V., Shangare-eva A.R., Ahmetova T.I. Vestniktehnologicheskogo universite-ta. 2017. Vol. 20, no. 14, pp. 57-61. (In Russ.).].
2. Касьянова Л.З. Никелевый катализатор гидрирования ненасыщенных углеводородов и сероочистки, способ его по-
Каталитические свойства образцов
Компонент Состав исходного сырья, % мас. Состав после гидрирования на образцах катализатора с различным носителем и температурой активации, % мас.
Кизельгур, 300°С Кизельгур, 350°С Таурит, 450°С Кизельгур и таурит, 450°С
i-C5H12 — 0,05 0,05 0,045 0,05
а i-C5H10 0,02 0,48 0,52 0,054 0,58
а i-C5H10 0,22 0,95 1,0 0,98 1,08
а i-C5H10 1,12 1,38 1,13 1,25 1,41
i-C5H8 98,55 97,12 97,28 97,65 96,86
Бутин-2 0,0508 0,018 0,017 0,021 0,019
а-ацетилены 0,0369 0,00336 0,00324 0,00328 0,00338
Конверсия а-ацетиленов, % 90,9 91,22 91,12 90,84
Конверсия бутина-2, % 64,56 66,54 58,67 62,6
Конверсия i-C5H8, % 1,45 1,28 0,91 1,71
лучения и применения. Патент РФ №2531624, 2014. [Kasya-nova L.Z. Nikelevyj katalizator gidrirovanija nenasyshhennyh uglevodorodov I seroochistki, sposob ego poluchenijaiprimeneni-ja [Nickel catalyst for hydrogenation of unsaturated hydrocarbons and desulfurization, method of its production and application]. Patent RF no. 2531624, 2014.]
3. Касьянова Л.З., Даминев Р.Р., Каримов О.Х., Каримов Э.Х., Бакке Д.В., Черезов М.Ю. Никелевый катализатор гидрирования ненасыщенных углеводородов // Башкирский
химический журнал. — 2016. — Т. 23, №1. — С. 30-33. yanova L.Z., Daminev R.R., Karimov О.К^, Karimov Е.К^, Вакке D.V., Cherezov МЛи. Bashkirskij himicheskii zhurnal. 2016, то1. 23, по. 1. рр. 30-33. (1п Russ.il.].
4. Мусина У.Ш. Коксуские шунгитистые породы в процессах обеспечения экологического равновесия // Известия СПбГТИ. — 2014. — № 23 (49). — С. 79-82. [М^таи^. Iz-vestija SPbGTI. 2014, по. 23 (49), рр. 79-82. (1п Russ.)].
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ/INFORMATION about the authors
Каримов Олег Хасанович, доцент кафедры общей химической технологии, кандидат технических наук, филиал ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Стер-литамаке
Karimov Oleg Kh., associate Professor of General Chemical Engineering, Candidate of technical sciences, branch of Ufa State Petroleum Technological University in the City of Sterlitamak
•I •
l! ЭТИЛЕНОВАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
XV ЮБИЛЕЙНАЯ ЭТИЛЕНОВАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
23-25 октября 2019 г.
Москва
Приглашаем принять участие XV юбилейной Этиленовой конференции, посвященной 15-летию со дня образования ВНИИОС-наука, а также 70-летию со дня образования НИИ синтетических спиртов.
Традиционно тематикой конференции являются вопросы эксплуатации и современные мировые практики внедрения технологий и оборудования на НХК России, СНГ для повышения рентабельности нефтехимических предприятий.
В партнёрстве с крупнейшими производителями и поставщиками технологий, конференция привлекает к участию самый широкий спектр компаний участников нефтехимического бизнеса.
В 2018 году в мероприятии приняли участие более 160 человек, представители 25 предприятий и 28 компаний предлагающих свою продукцию и услуги для производств.
15-я ежегодная «Этиленовая конференция» пройдёт в с 23 по 25 октября 2019 года в Hilton Garden Inn Moscow New Riga.
По всем вопросам касающимся конференции, просим обращаться к:
Ковешникову Анатолию Витальевичу, директору конференции
kav@vniios-n.ru
