|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Исследование высокодисперсных сульфидных катализаторов в гидропроцессах под давлением монооксида углерода в присутствии воды, как источника водородаНИР
Investigation of highly dispersed sulfide catalysts in hydroprocessing under carbon monoxide pressure and presence of water as hydrogen source
- Руководитель НИР: Вутолкина А.В.
- Участники НИР: Байгильдин И.Г.
- Подразделение: НИЛ катализа и нефтехимического синтеза
- Срок исполнения: 29 июля 2019 г. - 30 июня 2021 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 19-79-00259
- Номер ЦИТИС: АААА-А19-119080290020-8
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Энергоэффективность и энергосбережение
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.28 Топохимия. Гетерогенный катализ
- 31.15.37 Химия коллоидов. Дисперсные системы
- 61.51.17 Вторичные процессы переработки нефти, нефтепродуктов и производство сырья для нефтехимии
-
Ключевые слова:
гидроочистка, альтернативные источники водорода, дисперсные катализаторы, биметаллические сульфидные катализаторы, реакция водяного газа
hydrotreatment, alternative hydrogen sources, bimetallic sulfide catalysts, water gas shift reaction (wgsr), dispersed catalysts -
Описание:
Проект направлен на разработку научных основ применения высокодисперсных сульфидных катализаторов без носителя для переработки нетрадиционного обводненного нефтяного сырья, характеризующегося высокой плотностью и содержащего большое количество насыщенных, ароматических и гетероатомных соединений, смол и асфальтенов, под давлением монооксида углерода. В рамках данного проекта впервые будут изучены особенности формирования активной фазы катализаторов, полученных методом высокотемпературного разложения прекурсоров металлов в присутствии сульфидирующего агента в системе СО/Н2О. Впервые будет исследована активность наноразмерных сульфидных катализаторов, диспергированных в углеводородной среде, в гидропревращении ароматических и сероорганических соединений под давлением монооксида углерода в присутствии воды, как источника водорода, образующегося in situ по реакции водяного газа. Полученные в ходе реализации проекта фундаментальные знания о закономерностях превращения модельных соединений могут быть использованы при разработке катализаторов различных гидрогенизационных процессов нефтепереработки и нефтехимии, а также лечь в основу работ, направленных на создание новых процессов и технологии переработки тяжелого водосодержащего нефтяного сырья.
-
Abstract:
The project is aimed developing a scientific basis for the use of highly dispersed unsupported sulfide catalysts for water-containing feedstocks refinery under pressure of carbon monoxide. This raws characterized by high density contains a large amount of saturated, aromatic and heteroatomic compounds, resins and asphaltenes. The formation of the catalysts' active phase obtained by high-temperature decomposition of metal precursors in the presence of a sulfiding agent in the CO / H2O system will be studied.The activity of nanosized sulfide catalysts dispersed in a hydrocarbon medium will be investigated in the hydroconversion of aromatic and organo-sulfur compounds under carbon monoxide pressure in the presence of water as a source of hydrogen formed in situ by the water gas shift reaction. The fundamental knowledge of the transformation of model compounds obtained during the project implementation can be used in the development of catalysts for various hydrogenation processes in oil refining and petrochemistry, and also form the basis of work aimed at creating new processes and technologies for processing heavy water-containing feeds.
-
Планируемые результаты:
В результате выполнения проекта будут предложены подходы in situ получения ненанесенных высокодисперсных катализаторов на основе сульфидов переходных металлов методом высокотемпературного разложения-сульфидирования водо-/маслорастворимых прекурсоров в присутствии воды под давлением монооксида углерода. Будет проведено систематические изучение влияния металла и промотора на гидрирующую и гидрообесееривающую активность ненанесенных каталитических систем при использовании монооксида углерода и воды и выявлены закономерности превращения ароматических углеводородов различного строения (1- и 2-метилнафталины, 2,6-диметилнафталин, тетралин, антрацен) и сероорганических соединений тиофенового ряда (бензотиофен, дибензотиофен, 4-метилдибензотиофен, 4,6-диметилдибензотиофен, 4,6-диэтилдибензотиофен) на полученных сульфидных катализаторах в системе CO/H2O. В результате выполнения проекта будет установлено влияние температуры, давления монооксида углерода, мольного соотношения CO/H2O, массового содержания воды в реакционной системе на активность каталитических систем, что позволит найти оптимальные соотношения реагентов и условия реакции, позволяющие достигать высоких конверсий субстратов до нафтено-ароматических углеводородов. Методом рентгенофлуоресцентного и рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофотоэлектронной спектроскопии будут исследованы состав и структура активной фазы полученных катализаторов, что позволит сделать вывод о влиянии условий синтеза, соотношения исходных реагентов и природы субстрата на особенности формирования и строение активного компонента. На основании полученных данных будут предложены методы и подходы к синтезу таких каталитических систем, позволяющие получать наноразмерные катализаторы с высоким содержанием активной фазы. Полученные в ходе реализации проекта фундаментальные знания об активности дисперсных сульфидных катализаторов в гидропревращении ароматических углеводородов и сероорганических соединений под давлением монооксида углерода в присутствии воды как источника водорода, образующегося in situ по реакции водяного газа, могут лечь в основу технологии переработки тяжелого водосодержащего нефтяного сырья. Проведенные в рамках проекта исследования могут быть использованы при разработке катализаторов различных гидрогенизационных процессов нефтепереработки и нефтехимии, а также могут послужить основой работ, направленных на создание новых процессов переработки обводненного нефтяного сырья под давлением монооксида углерода с использованием сульфидных катализаторов.
- Добавил в систему: Вутолкина Анна Викторовна
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 29 июля 2019 г.-30 июня 2020 г. | Исследование высокодисперсных сульфидных катализаторов в гидропроцессах под давлением монооксида углерода в присутствии воды, как источника водорода |
| Результаты этапа: - предложены подходы получения наноразмерных катализаторов без носителя путем высокотемпературного разложения-сульфидирования маслорастворимых прекурсоров металлов в углеводородной среде в присутствии осерняющего агента (элементная сера). - предложены подходы получения наноразмерных катализаторов без носителя путем высокотемпературного разложения-сульфидирования водорастворимых прекурсоров металлов в углеводородной среде в присутствии осерняющего агента (элементная сера) и ПАВ с целью контроля размера частиц. - исследованы состав и структура активной фазы катализаторов методами рентгенофлуоресцентного и рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофотоэлектронной спектроскопии. - установлены закономерности влияния условий синтеза (температура, давление, время, соотношение исходных реагентов) на состав и структуру активной фазы катализаторов - изучена активность каталитических систем различного состава (Ni-Mo, Co-Mo, Ni-W, Co-W), полученных из маслорастворимых прекурсоров, в гидрировании ароматических углеводородов (1- и 2-метилнафталины) как под давлением ex situ водорода, так и в системе CO/H2O На основании данных о составе, структурных и геометрических характеристиках активной фазы сульфидных катализаторов установлено, что способ, основанный на высокотемпературном разложении как масло-, так и водорастворимых прекурсоров металлов с добавлением элементной серы в качестве сульфидирующего агента обеспечивает образование наноразмерных частиц сульфидов, характеризующихся высоким содержанием MoS2 и NiMoS-фазы, непосредственно в реакционной среде под давлением водорода или монооксида углерода в присутствии воды. При этом в присутствии монооксида углерода вода, в конечном счете, не препятствует образованию активного компонента. Вместе с тем, температурный фактор оказывается значимым лишь с точки зрения термодинамических и кинетических особенностей реакции водяного газа (в случае использования системы СО/Н2О) и гидририрования ароматических соединений, так как в интервале 340-380°С обеспечивается разложение прекурсоров металлов с последующим переходом оксидной формы катализатора в сульфидную. В случае водорастворимых прекурсоров целесообразно применение стабилизатора обратных эмульсий, оптимальное содержание которого составляет 4%масс. На основании данных, полученных при исследовании активности каталитических систем различного состава, образующихся in situ в реакционной среде в ходе высокотемпературного разложения-сульфидирования маслорастворимых прекурсоров, установлено, что активность каталитических систем в гидрировании 1- и 2-метилнафталинов при проведении процесса в атмосфере водорода убывает в ряду Ni-Mo>Co-W> Ni-W≥Co-Mo >Mo>W, а в системе СО/H2О – Ni-Mo>>Co-Mo≥Mo~Co-W~Ni-W~W, причем, в случае 2-метилнаталина степень превращения субстрата существенно выше. | ||
| 2 | 1 июля 2020 г.-30 июня 2021 г. | Исследование высокодисперсных сульфидных катализаторов в гидропроцессах под давлением монооксида углерода в присутствии воды, как источника водорода |
| Результаты этапа: Изучена активность каталитических систем различного состава (Ni-Mo, Co-Mo, Ni-W, Co-W), полученных из маслорастворимых прекурсоров, в гидропревращении сероорганических соединений при проведении процесса как под давлением ex situ водорода, так и в системе CO/H2O и выбрана наиболее активная каталитическая композиция. Изучена активность ненанесенных каталитических систем, полученных из водорастворимых прекурсоров, в гидропревращении сероорганических соединений в системе CO/H2O. Изучена активность ненанесенных каталитических систем в гидропревращении замещенных тиофенов и установлено влияние заместителей в тиофеновом кольце на конверсию субстратов. Изучены закономерности гидропревращения сероорганических соединений с использованием ненанесенных сульфидных катализаторов и определены условия реакции, при которых достигаются высокие конверсии субстратов до нафтено-ароматических углеводородов. Изучена активность ненанесенных каталитических систем в гидрировании ароматических углеводородов и гидрогенолизе сероорганических соединений при их совместном присутствии в составе модельных смесей под давлением монооксида углерода в присутствии воды. Показана возможность многократного использования ненанесенных каталитических систем без существенной потери их аткивности в гидрировании ароматических и гирогенолизе сернистых соединений. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".