Моделирование процессов очистки низших олефинов пирогаза от ацетиленовых углеводородов на никелевых полиметаллических катализаторах

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Изучена кинетика реакций селективного гидрирования ацетиленовых углеводородов в этан-этиленовой и пропан-пропиленовой фракциях (ЭЭФ и ППФ) пирогаза на полиметаллическом никелевом катализаторе, промотированном металлами I, III, IV и VI групп Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Размеры цилиндрических гранул, используемых в каталитических исследованиях – диаметр 2 мм, длина 10 мм. Содержание никеля в катализаторе менее 32 мас. %. Кинетические опыты проводили в лабораторном проточном реакторе диаметром 2 см с длиной реакционной зоны 20 см и стендовом реакторе с внутренним диаметром трубки 3.2 см и длиной реакционной зоны 600 см. При проведении опытов варьировали объемной скоростью сырьевого потока 2000–42 000 ч–1, температурой реакционной зоны 330–410 К, давлением 1–30 атм, мольным отношением водород : ацетиленовые углеводороды 2–10. Предложен стадийный двухмаршрутный механизм протекания реакции гидрирования ацетиленовых углеводородов и выведена соответствующая ему кинетическая модель. Всего поставлено 80 опытов на лабораторной и стендовой установках. Нелинейным методом наименьших квадратов оценены константы кинетической модели и макрокинетические константы модели стендового реактора. Показано соответствие предложенных моделей результатам эксперимента. Доказана возможность совместной очистки ЭЭФ и ППФ пирогаза в одном реакторе при приросте олефинов в продуктовом потоке по сравнению с сырьевым потоком.

Об авторах

Е. В. Писаренко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: evpisarenko@mail.ru
Россия, Москва

А. Б. Пономарев

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук

Email: evpisarenko@mail.ru
Россия, Москва

В. Н. Писаренко

ООО Синтон

Email: evpisarenko@mail.ru
Россия, Москва

Н. А. Мамченков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: evpisarenko@mail.ru
Россия, Москва

Л. Н. Хандожко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Автор, ответственный за переписку.
Email: evpisarenko@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Zhao Z., Jiang J., Wang F. An economic analysis of twenty light olefin production pathways // J. Energy Chemistry. 2021. V. 56. P. 193.
  2. Zhang L., Zhou M., Wang A., Zhang T. Selective Hydrogenation over Supported Metal Catalysts: From Nanoparticles to Single Atoms // Chem. Rev. 2020. V. 120. P. 683.
  3. Pisarenko E.V., Ponomarev A.B., Smirnov A.V., Pisarenko V.N., Shevchenko A.A. Prospects for Progress in Developing Production Processes for the Synthesis of Olefins Based on Light Alkanes // Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. № 5. Р. 687. [Писаренко Е.В., Пономарев А.Б., Смирнов А.В., Писаренко В.Н., Шевченко А.А. Перспективы развития процессов и производств получения олефинов на основе легких алканов // Теорет. осн. хим. технологии. 2022. Т. 56. № 5. С. 559]
  4. Boulamanti A., Moya J.A. Production costs of the chemical industry in the EU and other countries: Ammonia, methanol and light olefins // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 68. P. 1205.
  5. Ball M.R., Rivera-Dones K.R., Gilcher E.B., Ausman S.F. et al. AgPd and CuPd Catalysts for Selective Hydrogenation of Acetylene // ACS Catal. 2020. V. 10. P. 8567.
  6. Левин В.О., Потехин В.М., Кудимова М.В. Производство низших олефинов как базис развития газонефтехимии в России // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2017. Т. 4. С. 28.
  7. Pisarenko E.V., Ponomaryov A.B., Ilinova A.A., Pisarenko V.N. Modeling the Process of Purifying Ethylene from Acetylene Hydrocarbons over Palladium Nanocatalysts // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 3. P. 446. [Писаренко Е.В., Пономарев А.Б., Ильинова А.А., Писаренко В.Н. Моделирование процесса очистки этилена от ацетиленовых углеводородов на палладиевых нанокатализаторах // Теорет. осн. хим. технологии. 2020. Т. 54. № 3. С. 326.]
  8. Писаренко Е.В., Пономарев А.Б., Писаренко В.Н. Исследование реакции селективного гидрирования метилацетилена в метилацетилен-пропиленовых смесях на модифицированных палладий-оксидных нанокатализаторах // Теорет. осн. хим. технологии. 2021. Т. 55. № 3. С. 309.
  9. Fu B., McCue A.J., Liu Y., Weng S. et al. Highly Selective and Stable Isolated Non-Noble Metal Atom Catalysts for Selective Hydrogenation of Acetylene // ACS Catal. 2022. V. 12. P. 607.
  10. Liu H. et al. Effect of IB-metal on Ni/SiO2 catalyst for selective hydrogenation of acetylene // Chinese J. Catalysis. 2020. V. 41. I. 7. P. 1099–1108.
  11. Chen Y., Chen J. Selective hydrogenation of acetylene on SiO2 supported Ni-In bimetallic catalysts: Promotional effect of In // Applied Surface Science. 2016. V. 387. P. 16.
  12. Xu Z., Zhou S., Zhu M. Ni catalyst supported on nitrogen-doped activated carbon for selective hydrogenation of acetylene with high concentration // Catalysis Communications. 2021. V. 149. P. 106241.
  13. Yuan Z., Kumar A., Zhou D., Feng J., Liu B., Sun X. Highly Efficient Semi-Hydrogenation of Acetylene over Ni Supported Mesoporous MgAl2O4 Spinel Derived from Aluminate-Intercalated Layered Double Hydroxide // J. Catalysis. 2022. V. 414. P. 374.
  14. Glyzdova D.V. et al. Effect of pretreatment with hydrogen on the structure and properties of carbon-supported Pd-Ag nanoalloys for ethylene production by acetylene hydrogenation // Molecular catalysis. 2021. V. 511. P. 1.
  15. Wang S. et al. High performance Pd/brass fiber catalyst for selective hydrogenation of acetylene: Effect of calcination-assisted endogenous growth of ZnO–CuOx on brass fiber // J. Catalysis. 2020. V. 382. P. 295.
  16. Bogdan V.I., Koklin A.E., Kalenchuk A.N. Kustov L.M. Hydrogenation of acetylene onto ethane-ethene mixtures over modified Pd-alumina catalysts // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. P. 462–464.
  17. Hu M. et al. N8 stabilized single-atom Pd for highly selective hydrogenation of acetylene // J. Catalysis. 2021. V. 395. P. 46.
  18. Xu L., Hua S., Zhou J., Xu Y. et al. Anchoring Pd species over defective alumina to achieve high atomic utilization and tunable electronic structure for semi-hydrogenation of acetylene // Applied Catalysis A, General. 2022. V. 642. P. 118690.
  19. Wu Q., Shen C., Liu C.-J. Amino acid (histidine) modified Pd/SiO2 catalyst with high activity for selective hydrogenation of acetylene // Applied Surface Science. 2023. V. 607. P.154976.
  20. Liu Y. et al. Palladium phosphide nanoparticles as highly selective catalysts for the selective hydrogenation of acetylene // J. Catalysis. 2018. V. 364. P. 406.
  21. Huang W., Pyrz W., Lobo R.F., Chen J.G. Selective hydrogenation of acetylene in the presence of ethylene on K+-β-zeolite supported Pd and PdAg catalysts // Applied Catalysis A: General. 2007. V. 333. P. 254.
  22. Guo Z., Liu Y., Liu Y., Chu W. Promising SiC support for Pd catalyst in selective hydrogenation of acetylene to ethylene // Applied Surface Science. 2018. V. 442. P. 736.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (91KB)
Метаданные

© Е.В. Писаренко, А.Б. Пономарев, В.Н. Писаренко, Н.А. Мамченков, Л.Н. Хандожко, 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