Динамика сорбции кремния на NiMo/Al2O3-катализаторе защитного слоя в процессе гидроочистки дизельного топлива

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе проведено исследование динамики сорбции кремния на NiMo/Al2O3-катализаторе защитного слоя, содержащего ~2.0 мас. % никеля и ~6.0 мас. % молибдена, в процессе гидроочистки дизельного топлива. Слой катализатора по высоте был секционирован - разделен на пять равных частей проницаемыми для сырья металлическими перфорированными перегородками. Было проведено четыре серии экспериментов, длительность которых варьировали в диапазоне 48-200 ч при температуре 340°C. В качестве сырья использовали дизельную фракцию, содержащую ~1.0 мас. % серы, 130 ppm азота и 200 ppm кремния в виде добавки декаметилциклопентасилоксана. Удельная поверхность всех отработанных образцов составляла 170-190 м2/г, объем пор - 0.35-0.43 см3/г, средний размер пор - 8-9 нм. Получено, что сорбция на зерне катализатора диаметром 2.5 мм происходит в условиях диффузионного торможения. На основе уравнения, описывающего процесс сорбции, получена оценка эффективного коэффициента массообмена и емкости катализатора в условиях проведения эксперимента, которая равна 5 мас. %.

Об авторах

И. С. Голубев

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

Email: golubev@catalysis.ru

П. П. Дик

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

Р. В. Петров

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

И. А. Мик

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

Н. В. Бессонова

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

С. И. Решетников

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

А. С. Носков

Институт катализа им. Г.К. Борескова (ИК СО РАН)

Список литературы

  1. Kressmann S., Morel F., Harlé V., Kasztelan S. Recent developments in fixed-bed catalytic residue upgrading // Catal. Today. 1998. V. 43. № 3-4. P. 203-215. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00149-7
  2. Zeuthen P., Schmidt M.T., Rasmussen H.W., Moyse B.M. The benefits of cat feed hydrotreating and the impact of feed nitrogen on catalyst stability // NPRA Annu. Meet. Tech. Pap. 2010. V. 2. № August. P. 818-833.
  3. Rome C., Hueston T. Silicone in the oil and gas industry // Compos. Int. 2002. № 53. P. 1-14.
  4. Dubreuil A.C., Chainet F., de Sousa Bartolomeu R.M., Marques Mota F.M., Janvier J., Lienemann C.P. Compréhension de l'impact de composés silicés sur des catalyseurs métalliques par une méthodologie couplant expérimentation et analyses multi-techniques // Comptes Rendus Chim. 2017. V. 20. № 1. P. 55-66. https://doi.org/10.1016/j.crci.2016.05.020
  5. Chainet F., Le Meur L., Lienemann C.P., Ponthus J., Courtiade M., Donard O.F.X. Characterization of silicon species issued from PDMS degradation under thermal cracking of hydrocarbons: Part 1 - Gas samples analysis by gas chromatography-time of flight mass spectrometry // Fuel. 2013. V. 111. P. 519-527. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.046
  6. Chainet F., Lienemann C.P., Courtiade M., Ponthus J., Xavier Donard O.F. Silicon speciation by hyphenated techniques for environmental, biological and industrial issues: A review // J. Anal. At. Spectrom. 2011. V. 26. № 1. P. 30-51. https://doi.org/10.1039/c0ja00152j
  7. Sánchez R., Todolí J.L., Lienemann C.P., Mermet J.M. Universal calibration for metal determination in fuels and biofuels by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry based on segmented flow injection and a 350°C heated chamber // J. Anal. At. Spectrom. 2012. V. 27. № 6. P. 937-945. https://doi.org/10.1039/c2ja10336b
  8. Pohl P., Vorapalawut N., Bouyssiere B., Lobinski R. Trace-level determination and insight in speciation of silicon in petrochemical samples by flow-injection high resolution ICP MS and HPLC-high resolution ICP MS // J. Anal. At. Spectrom. 2010. V. 25. № 9. P. 1461-1466. https://doi.org/10.1039/c005010e
  9. Pérez-Romo P., Navarrete-Bolaños J., Aguilar-Barrera C., Angeles-Chavez C., Laredo G.C. Morphological and structural study of the Si deposition on the sulfided NiMo/γ-Al2O3 catalyst: effect on the support // Appl. Catal. A Gen. 2014. V. 485. P. 84-90. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2014.07.038
  10. Kellberg L., Zeuthen P., Jakobsen H.J. Deactivation of HDT catalysts by formation of silica gels from silicone oil. Characterization of spent catalysts from HDT of Coker naphtha using 29Si and 13C CP/MAS NMR // J. Catal. 1993. V. 143. № 1. P. 45-51. https://doi.org/10.1006/jcat.1993.1252
  11. Vaiss V.S., Fonseca C.G., Antunes F.P.N., Chinelatto L.S., Chiaro S.S.X., Souza W.F., Leitão A.A. Experimental and theoretical study of deactivated HDT catalysts by Si species deposited on their surfaces: models proposition, structural and thermodynamic analysis // J. Catal. 2020. V. 389. P. 578-591. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.06.007
  12. Rana M.S., Al Humaidan F.S., Bouresli R., Navvamani R. Guard-bed catalyst: impact of textural properties on catalyst stability and deactivation rate // Mol. Catal. 2021. V. 502. 111375. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.111375
  13. Nadeina K.A., Kazakov M.O., Kovalskaya A.A., Danilova I.G., Cherepanova S.V., Danilevich V. V., Gerasimov E.Y., Prosvirin I.P., Kondrashev D.O., Kleimenov A.V., Klimov O.V., Noskov A.S. Influence of alumina precursor on silicon capacity of NiMo/γ-Al2O3 guard bed catalysts for gas oil hydrotreating // Catal. Today. 2020. V. 353. P. 53-62. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.10.028
  14. Nadeina K.A., Kazakov M.O., Kovalskaya A.A., Danilevich V.V., Klimov O.V., Danilova I.G., Khabibulin D.F., Gerasimov E.Y., Prosvirin I.P., Ushakov V.A., Fedotov K.V., Kondrashev D.O., Kleimenov A.V., Noskov A.S. Guard bed catalysts for silicon removal during hydrotreating of middle distillates // Catal. Today. 2019. V. 329. P. 53-62. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.11.075
  15. Pérez-Romo P., Aguilar-Barrera C., Navarrete-Bolaños J., Rodríguez-Otal L.M., Beltrán F.H., Fripiat J. Silica poisoning in HDT catalysts by light coker naphtha // Appl. Catal. A Gen. 2012. V. 449. P. 183-187. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2012.10.001
  16. Danilevich V.V., Klimov O.V., Nadeina K.A., Gerasimov E.Y., Cherepanova S.V., Vatutina Y.V., Noskov A.S. Novel eco-friendly method for preparation of mesoporous alumina from the product of rapid thermal treatment of gibbsite // Superlattices Microstruct. 2018. V. 120. P. 148-160. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.05.025
  17. Мик И.А., Кленов О.П., Казаков M.O., Надеина К.А., Климов О.В., Решетников С.И., Носков А.С. Защита катализаторов гидроочистки нефтяных фракций от механических примесей: экспериментальные исследования и расчет // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. С. 70-79. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2023-6-70-79
  18. Nam S., Namkoong W., Kang J.H., Park J.K., Lee N. Adsorption characteristics of siloxanes in landfill gas by the adsorption equilibrium test // Waste Manag. 2013. V. 33. № 10. P. 2091-2098. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.03.024
  19. Cabrera-Codony A., Montes-Morán M.A., Sánchez-Polo M., Martín M.J., Gonzalez-Olmos R. Biogas upgrading: optimal activated carbon properties for siloxane removal // Environ. Sci. Technol. 2014. V. 48. № 12. P. 7187-7195. https://doi.org/10.1021/es501274a
  20. Kam E.K.T., Al-Shamali M., Juraidan M., Qabazard H. A hydroprocessing multicatalyst deactivation and reactor performance model-pilot-plant life test applications // Energy and Fuels. 2005. V. 19. № 3. P. 753-764. https://doi.org/10.1021/ef049843s
  21. Rodríguez E., Félix G., Ancheyta J., Trejo F. Modeling of hydrotreating catalyst deactivation for heavy oil hydrocarbons // Fuel. 2018. V. 225. P. 118-133. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.085
  22. Reshetnikov S., Kurzina I., Livanova A., Meshcheryakov E., Isupova L. Effect of Li, Na and K modification of alumina on its physical and chemical properties and water Adsorption Ability // Materials (Basel). 2019. V. 12. № 24. P. 4212. https://doi.org/10.3390/MA12244212
  23. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., 1984. 592 с.

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах