Каталитический паровой крекинг гудрона в присутствии дисперсных катализаторов на основе различных металлов

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки альтернативных водородным технологий переработки тяжелого нефтяного сырья для вовлечения последнего в структуру нефтепереработки и увеличения глубины переработки остатков (мазут, гудрон) с повышением выхода светлых дистиллятов и минимизацией выхода побочных продуктов. Цель: исследовать процесс каталитического парового крекинга гудрона западно­сибирской нефти в присутствии дисперсных катализаторов на основе различных металлов Объекты: каталитический паровой крекинг - термокаталитический процесс облагораживания тяжелого нефтяного сырья в присутствии воды. Методы. Для оценки эффективности катализаторов на основе различных металлов использовали совокупность физико-химических показателей: фракционный состав жидких продуктов каталитического парового крекинга (ASTM D716991-11), содержание S, соотношение H:C (HCNS­О анализ), плотность и кинематическую вязкость (ASTM D7042) жидких продуктов. Результаты. Установлены особенности парового каталитического крекинга гудрона при 450 °C в присутствии дисперсных катализаторов на основе различных металлов (при концентрации металла в исходной эмульсии 0,5 мас. %). Выявлено, что применение Mo-содержащего дисперсного катализатора приводит к увеличению соотношения H:C (до 1,56) в жидких продуктах по сравнению с паровым крекингом без катализатора (1,32), также происходит снижение содержания серы в жидких продуктах (на 0,22 мас. %), что свидетельствует об увеличении глубины взаимодействия воды и сырья при использовании дисперсного катализатора. В случае использования дисперсного катализатора на основе железа отмечено увеличение выхода светлых фракций (29,3 мас. %), поскольку данный катализатор характеризуется высокой активностью в процессах окислительного крекинга. Остальные дисперсные катализаторы на основе Ni, Al, и Co не превосходят Mo- и Fe-содержащие катализаторы по выходу и качеству жидких продуктов облагораживания. Вязкость продуктов облагораживания снижается по сравнению с исходным гудроном приблизительно в 90 раз.

The relevance of the research is caused by the need in developing alternative hydrogen-free technologies for processing heavy oil feedstocks to involve the latter in oil refining and increase the depth of processing of residues (atmospheric and vacuum residues) to minimize yield of by­products. The main aim of the research is to investigate catalytic steam cracking of vacuum residue of West-Siberian oil in the presence of dispersed catalysts based on various metals. Objects: catalytic steam cracking - thermocatalytic process of heavy oil feedstock upgrading in the presence of water. Methods. To assess the efficacy of catalysts based on various metals, a complex of physicochemical parameters: fractional composition of catalytic steam cracking liquid products (ASTM D7169-11), S content, H:C ratio (HCNS-O analysis), density and kinematic viscosity (ASTM D7042) of liquid products, was used. Results. The authors have determined the main features of steam catalytic cracking of vacuum residue at 450 °C in the presence of dispersed catalysts based on various metals (at a metal concentration in the initial emulsion of 0,5 wt. %). It was revealed that the use of a Mo-based dispersed catalyst leads to an increase of the H:C ratio (to 1,56) in liquid products comparing to steam cracking without a catalyst (1,32), also the sulfur content in liquid products decreases (by 0,22 wt. %), these facts indicate the enhancement of interaction between water and heavy feedstocks using this type of dispersed catalyst. The use of a dispersed catalyst based on iron, an increase in the yield of light fractions (29,3 wt. %) was noted, since this catalyst is characterized by high activity in oxidative cracking. The remaining dispersed catalysts based on Ni, Al, and Co do not exceed Mo- and Fe-based catalysts in the yield and quality of liquid products. The viscosity of liquid products is reduced by about 90 times compared with the original vacuum residue.