Краткая история развития процесса изомеризации. Термодинамика изомеризации парафинов. Промышленные катализаторы изомеризации парафинов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 5

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.. 7

1.1 Краткая история развития процесса изомеризации. 7

1.2 Термодинамика изомеризации парафинов. 10

1.3 Кинетика и механизм изомеризации н-пентана. 12

1.4 Промышленные катализаторы изомеризации парафинов. 19

1.4.1 Катализаторы низкотемпературной изомеризации. 20

1.4.2 Катализаторы среднетемпературной изомеризации. 22

1.4.3 Катализаторы высокотемпературной изомеризации. 24

1.5 Промышленные процессы изомеризации н-пентана. 25

1.6 Изомеризация н-пентана на бифункциональных катализаторах. 28

1.6.1 Факторы, влияющие на основные показатели процесса изомеризации. 31

1.6.2 Факторы, влияющие на активность и селективность бифункциональных катализаторов. 34

1.6.3 Влияние модифицирующих добавок на свойства бифункциональных катализаторов. 39

ГЛАВА 2.  ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.. 43

2.1 Описание лабораторной установки. 43

2.2 Характеристика сырья. 45

2.3 Приготовление катализатора. 45

2.4 Методика проведения эксперимента. 46

2.5 Анализ продуктов изомеризации. 47

2.5.1 Анализ газообразных продуктов изомеризации. 47

2.5.2 Анализ жидких продуктов изомеризации. 51

2.6 Расчет основных показателей процесса изомеризации. 54

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.. 56

3.1 Влияние температуры восстановления палладийцеолитных катализаторов на основные показатели процесса изомеризации н-пентана. 56

3.2 Влияние марганца на активность палладийцеолитного катализатора в процессе изомеризации н-пентана. 77

3.3 Влияние времени работы палладийцеолитных катализаторов на основные показатели процесса изомеризации н-пентана. 83

ГЛАВА 4. ВЫВОДЫ... 90

ГЛАВА 5. Безопасность и экологичность.. 91

5.1 Опасные и вредные производственные факторы.. 92

5.1.1 Химические факторы.. 92

5.1.2 Физические факторы.. 93

5.1.3 Психофизиологические факторы.. 95

5.2 Выполнение санитарных и противопожарных норм проектирования, правил техники безопасности. 96

5.3 Обеспечение безопасности технологического процесса и оборудования. 97

5.4 Обеспечение пожарной безопасности. 98

5.5 Средства индивидуальной защиты работников. 98

5.6 Комплекс мер по охране окружающей среды.. 98

5.7 Инженерные расчеты по обеспечению безопасности труда. 99

5.7.1 Расчет отопления в лаборатории. 99

5.7.2 Расчет искусственного освещения лаборатории. 103

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 106

Аннотация

Дипломная работа содержит 110 страниц, состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, раздела безопасности и экологичности лабораторных исследований. Работа содержит 24 рисунка,  15 таблиц. Имеется список литературы из 52 наименований.

Дипломная работа посвящена изучению изомеризации н-пентана на палладийцеолитных катализаторах.

ВВЕДЕНИЕ

Требования к пониженному содержанию вредных веществ  в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания вызывают необходимость постоянного улучшения конструкции двигателей и технологии очистки выхлопных газов. Новые конструкции двигателей предъявляют повышенные требования к определенным качественным характеристикам топлив, и в первую очередь это касается октанового числа бензинов. Для обеспечения полноты сгорания предъявляются более жесткие требования по содержанию ароматических и непредельных углеводородов.  Кроме того, на каждый процент увеличения бензола в топливе содержание его в отработавших газах увеличивается на 0,7-0,8%, а более 75% содержащегося в воздухе бензола поступает в него из отработавших газов автомобилей [1].

В России наряду с прекращением использования свинца в бензине (полный переход на производство неэтилированных бензинов планируется завершить к 2005 г.) ужесточаются требования по содержанию серы (не более 0,05%) и бензола (не более 5% об.), в перспективе содержание бензола в бензине не должно превышать 1,0% об., а серы – не более 0,01%. В странах Европейского Союза и США еще более жесткие ограничения по содержанию ароматики, серы и олефинов, помимо этого ограничивается содержание МТБЭ – не более 15%. С другой стороны постоянный рост автомобильного парка требует увеличения выпуска высокооктановых бензинов [2].

Таким образом, современные требования к экологическим свойствам автомобильных бензинов обуславливают необходимость расширения производства неароматических высокооктановых компонентов. Это возможно за счет внедрения процесса изомеризации легких бензиновых фракций.

Процесс изомеризации превращает низкооктановые легкие прямогонные и вторичные компоненты в их изомеры с более высоким октановым числом, путем перегруппировки молекулярной структуры нормальных парафинов.

Важнейшим потребительским свойством изомеризатов является минимальная разница между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам (2-3 пункта). В связи с этим изомеризат является наиболее подходящим высокооктановым компонентом бензина по нескольким важным аспектам:

- для увеличения октановых характеристик легкой части бензина (фракция н.к. – 100 ⁰С);

- для уменьшения в товарном бензине разницы между ОЧ (ИМ) и ОЧ (ММ) и повышения октанового индекса;

-  для снижения общего содержания ароматических углеводородов, в том числе и бензола;

-  для выравнивания значений октановых чисел бензина по всей массе испаряемого топлива [3].

За последние 10 лет процесс изомеризации стал одним из самых рентабельных способов получения высокооктановых и экологически чистых компонентов бензина, который широко применяется в зарубежной нефтепереработке. Этот процесс, характеризующийся высоким выходом изомеризата