RU2806584C1 - Method for hydroconversion of rapeseed oil - Google Patents

Method for hydroconversion of rapeseed oil Download PDF

Info

Publication number
RU2806584C1
RU2806584C1 RU2023104134A RU2023104134A RU2806584C1 RU 2806584 C1 RU2806584 C1 RU 2806584C1 RU 2023104134 A RU2023104134 A RU 2023104134A RU 2023104134 A RU2023104134 A RU 2023104134A RU 2806584 C1 RU2806584 C1 RU 2806584C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
reactor
rapeseed oil
hydroconversion
xylene
Prior art date
Application number
RU2023104134A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2806584C9 (en
Inventor
Алексей Георгиевич Дедов
Александр Александрович Караваев
Алексей Сергеевич Локтев
Марика Насрудиновна Вагапова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2806584C1 publication Critical patent/RU2806584C1/en
Publication of RU2806584C9 publication Critical patent/RU2806584C9/en

Links

Abstract

FIELD: hydroconversion.
SUBSTANCE: method for hydroconversion of rapeseed oil by contacting it in a reactor with a catalyst - a micromesoporous composite obtained by hydrothermal-microwave synthesis, based on microporous MFI zeolite and a mesoporous second component, at elevated temperature and atmospheric pressure while simultaneously feeding hydrogen into the reactor to obtain a mixture of olefins C -C4 and benzene-toluene-xylene fraction containing p-xylene. A composite based on microporous zeolite and a mesoporous second component - silicon carbide - MFI/SiC is used as a micromesoporous composite, and the porous structure of the composite is characterized by a volume of micropores equal to 0.14-0.18 cm3/g, and mesopores - 0.05-0.07 cm3/g, and the hydroconversion of rapeseed oil is carried out in a heated flow-type reactor, in which the catalyst is placed in its middle part, while the free volume of the reactor before and after the catalyst is filled with quartz chips, first the reactor with the placed catalyst is heated into it in a stream of hydrogen to a temperature of 430-470°C for an hour, then rapeseed oil is fed at a mass feed rate of 2.9-3.3 g/g cat. h.
EFFECT: increasing the yield of benzene-toluene-xylene fraction to 24 wt.%, increasing the yield of xylenes to 9 wt.%, increasing selectivity for p-xylene among isomers to 76 wt.%, reducing the hydroconversion temperature to 430-470°C, which simplifies the process as a whole, increasing the intensification of the process by increasing the feed rate of raw materials to 2.9-3.3 g/g cat. h.
1 cl., 4 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к каталитической переработке рапсового масла путем гидроконверсии, получению бензол-толуол-ксилолыюй фракции, в частности п-ксилола, который является ценным полупродуктом для нефтехимии для синтеза терефталевой кислоты и полиэтилентерефталата - самого производимого полимера в мире на сегодняшний день, а также получения смеси олефинов С24. The invention relates to the field of chemical technology, namely to the catalytic processing of rapeseed oil by hydroconversion, producing benzene-toluene-xylene fraction, in particular p-xylene, which is a valuable intermediate product for petrochemicals for the synthesis of terephthalic acid and polyethylene terephthalate - the most produced polymer in the world in today, as well as obtaining a mixture of C 2 -C 4 olefins.

В настоящее время возрастающее внимание уделяется разработке способов получения ценных полупродуктов нефтехимии, которые соответствуют таким принципам «зеленой» химии, как использование возобновляемого сырья и каталитических процессов.Currently, increasing attention is being paid to developing methods for producing valuable petrochemical intermediates that comply with the principles of green chemistry, such as the use of renewable raw materials and catalytic processes.

К такому сырью относятся, например, растительные масла, в состав которых входят триглицериды жирных кислот. Основными кислотами, входящими в состав растительных масел, являются пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая и линоленовая.Such raw materials include, for example, vegetable oils, which contain triglycerides of fatty acids. The main acids that make up vegetable oils are palmitic, stearic, oleic, linoleic and linolenic.

Так, известен способ конверсии олеиновой кислоты в ароматические углеводороды БТК фракции (S. Не, F.G.H. Klein, T.S. Kramer, A. Chandel, Z. Tegudeer, A. Heeres, H.J. Heeres. Catalytic conversion of free fatty acids to bio-based aromatics: a model investigation using oleic acid and a H-ZSM-5/Al2O3 catalyst. // ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2021, V.9, PP. 1128-1141). Процесс ведут при 550°C, атмосферное давление, массовая скорость подачи олеиновой кислоты 1 ч-1. На катализаторе HZSM-5/ Al2O3 суммарный выход м- и п-ксилолов не превышал 5%.Thus, there is a known method for the conversion of oleic acid into aromatic hydrocarbons of the BTX fraction (S. He, FGH Klein, TS Kramer, A. Chandel, Z. Tegudeer, A. Heeres, HJ Heeres. Catalytic conversion of free fatty acids to bio-based aromatics: a model investigation using oleic acid and a H-ZSM-5/Al 2 O 3 catalyst. // ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2021, V.9, PP. 1128-1141). The process is carried out at 550°C, atmospheric pressure, mass flow rate of oleic acid 1 h -1 . On the HZSM-5/Al 2 O 3 catalyst, the total yield of m- and p-xylenes did not exceed 5%.

Недостатками способа является низкий суммарный выход м- и п-ксилолов, а также отсутствие качественного разделения и идентификации п-ксилола, в то время как именно п-ксилол является наиболее востребованным из изомеров, как известно из работы [Ким С., Ашпина О. Конъюктура мирового и российского рынка п-ксилола в 2005-2008 гг.// The Chemical Journal (Russia). - 2006. - V. 03. - pp.38-43.], что подтверждают данные представленной ниже табл.1.The disadvantages of the method are the low total yield of m- and p-xylenes, as well as the lack of high-quality separation and identification of p-xylene, while p-xylene is the most popular of the isomers, as is known from the work of [Kim S., Ashpina O. Conjuncture of the world and Russian p-xylene market in 2005-2008 // The Chemical Journal (Russia). - 2006. - V. 03. - pp.38-43.], which is confirmed by the data presented in Table 1 below.

Поиск возобновляемого сырья, конверсия которого позволила бы получать ценные полупродукты нефтехимии, в том числе п-ксилол, является весьма актуальной задачей.The search for renewable raw materials, the conversion of which would make it possible to obtain valuable petrochemical intermediates, including p-xylene, is a very urgent task.

В этом ключе рапсовое масло является перспективным сырьем для получения «зеленых» БТК, в том числе п-ксилола, и олефинов С24, так какIn this vein, rapeseed oil is a promising raw material for the production of “green” BTX, including p-xylene, and C 2 -C 4 olefins, since

1) в рапсовом масле содержание олеиновой кислоты достигает 60% [S.Z. Naji, СТ. Туе, A. A. Abd. // State of the art of vegetable oil transformation into biofuels using catalytic cracking technology: Recent trends and future prospectives];1) in rapeseed oil the oleic acid content reaches 60% [S.Z. Naji, ST. Thue, A. A. Abd. // State of the art of vegetable oil transformation into biofuels using catalytic cracking technology: Recent trends and future prospects];

2) рапсовое масло является наиболее производимым на территории Российской Федерации. Объем производства рапсового масла составляет около 800 тыс. тонн в год. (29 млн. тонн в год в мире);2) rapeseed oil is the most produced in the Russian Federation. The production volume of rapeseed oil is about 800 thousand tons per year. (29 million tons per year in the world);

3) получение БТК (в том числе п-ксилола) и олефинов С24 из рапсового масла соответствует концепции декарбонизации экономики, поскольку рост биомассы осуществляется за счет утилизации диоксида углерода.3) the production of BTX (including p-xylene) and C 2 -C 4 olefins from rapeseed oil corresponds to the concept of economic decarbonization, since the growth of biomass is achieved through the utilization of carbon dioxide.

Эффективными катализаторами превращения растительных масел в БТК и олефины, являются высококремнеземные цеолиты, в частности, цеолиты структурного типа MFI.Effective catalysts for the conversion of vegetable oils into BTX and olefins are high-silica zeolites, in particular, zeolites of the MFI structural type.

Так, известен способ гидроконверсии рапсового масла с получением ароматических углеводородов (А.Г. Дедов, А.С. Локтев, Е.А. Исаева, А.А. Караваев, Ю.Н. Киташов, С.В. Маркин, А.Е. Баранчиков, В.К. Иванов, И.И. Моисеев. Гидроконверсия рапсового масла в углеводороды на микро-мезопористых материалах MFI/MCM-41, синтезированных гидротермально-микроволновым методом. // Нефтехимия, 2017, Т. 57, №4, С.415-422). Процесс вели в токе водорода, при 500-600°С, давление атмосферное, скорость подачи сырья 1-3,6 ч-1. На цеолите MFI с кремнеземным модулем 40 выход ксилолов не превышал 15% мас, а на композите MFI/MCM-41 - не более 4% масс. Необходимо отметить, что выходы п-ксилола не указаны, как и остальных изомерных ксилолов.Thus, there is a known method for the hydroconversion of rapeseed oil to produce aromatic hydrocarbons (A.G. Dedov, A.S. Loktev, E.A. Isaeva, A.A. Karavaev, Yu.N. Kitashov, S.V. Markin, A. E. Baranchikov, V.K. Ivanov, I.I. Moiseev. Hydroconversion of rapeseed oil into hydrocarbons on micro-mesoporous materials MFI/MCM-41, synthesized by hydrothermal-microwave method. // Neftekhimiya, 2017, V. 57, No. 4 , pp.415-422). The process was carried out in a stream of hydrogen, at 500-600°C, atmospheric pressure, feed rate of raw materials 1-3.6 h -1 . On the MFI zeolite with a silica module of 40, the yield of xylenes did not exceed 15 wt.%, and on the MFI/MCM-41 composite - no more than 4 wt.%. It should be noted that the yields of p-xylene are not indicated, as are the other isomeric xylenes.

Наиболее близким к заявленному способу (прототипом) является способ гидроконверсии рапсового масла путем его контактирования в реакторе с цеолитом MFI или микро-мезопористом композитом MFI/MCM-41, полученным гидротермально-микроволновым синтезом, при температуре 496-600°С, атмосферном давлении при одновременной подаче в реактор водорода с получением смеси олефинов С24 и бензол-толуол-ксилольной фракции с содержанием п-ксилола (Исаева, Е.А Получение углеводородов из возобновляемого сырья - триглицеридов жирных кислот - на цеолитных катализаторах типа MFI: дисс. на соискание ученой степени канд. хим. Наук: 02.00.13. Ин-т нефтехим. синтеза им. А.В. Топчиева РАН, Москва, 2017 г.). При проведении гидроконверсии рапсового масла в присутствии немодицированного катализатора структуры типа MFI при температуре 600°С выход ароматических углеводородов составил 29% мас, в том числе бензола 7% мае, толуола 7% мас, ксилолов 2% мае, ароматических углеводородов С9+ 13% мас, как указано на стр. 75 дисертации. Результаты превращения рапсового масла на микро-мезопористом композите MFI/MCM-41, полученном гидротермально-микроволновым синтезом представлены там же в табл. 34 на стр. 71, согласно которым при температуре 496 и 584°С выход БТК фракции составляет 10% и 9% масс, а выход ксилолов составляет 4 и 3% масс, соответственно при скорости подачи сырья на единицу катализатора равной 1,8 г/г кат. ч. При увеличении скорости подачи сырья до 2,5 г/г кат. ч. выход БТК фракции снижается до 5%, выход ксилолов снижается до 2% масс.The closest to the claimed method (prototype) is the method of hydroconversion of rapeseed oil by contacting it in a reactor with MFI zeolite or micro-mesoporous composite MFI/MCM-41, obtained by hydrothermal-microwave synthesis, at a temperature of 496-600°C, atmospheric pressure with simultaneous feeding hydrogen into the reactor to produce a mixture of C 2 -C 4 olefins and a benzene-toluene-xylene fraction containing p-xylene (Isaeva, E.A. Production of hydrocarbons from renewable raw materials - fatty acid triglycerides - on zeolite catalysts of the MFI type: dissertation on Candidate of Chemical Sciences degree: 02.00.13, A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis RAS, Moscow, 2017). When carrying out the hydroconversion of rapeseed oil in the presence of an unmodified catalyst of the MFI type structure at a temperature of 600°C, the yield of aromatic hydrocarbons was 29% wt, including benzene 7% wt, toluene 7% wt, xylenes 2% wt, C9+ aromatic hydrocarbons 13% wt, as stated on page 75 of the dissertation. The results of the conversion of rapeseed oil on the micro-mesoporous composite MFI/MCM-41 obtained by hydrothermal-microwave synthesis are presented in the same table. 34 on page 71, according to which at temperatures of 496 and 584°C the yield of the BTX fraction is 10% and 9% by weight, and the yield of xylenes is 4 and 3% by weight, respectively, at a feed rate per unit of catalyst equal to 1.8 g/ g cat. h. By increasing the feed rate of raw materials to 2.5 g/g cat. h. the yield of BTK fraction is reduced to 5%, the yield of xylenes is reduced to 2% wt.

Недостатком известного способа является низкий выход БТК фракции (5-10% масс), низкий выход ксилолов (2-4% масс.) Стоит отметить, что выход п-ксилола не указан и будет значительно ниже, чем общий выход ксилолов. Еще одним недостатком является высокая температура гидроконверсии, что приводит к высоким экономическим и энергетическим затратам.The disadvantage of the known method is the low yield of the BTX fraction (5-10% wt), low yield of xylenes (2-4% wt). It is worth noting that the yield of p-xylene is not indicated and will be significantly lower than the total yield of xylenes. Another disadvantage is the high temperature of hydroconversion, which leads to high economic and energy costs.

Таким образом, актуальным является разработка более эффективного способа гидроконверсии рапсового масла с точки зрения получения п-ксилола.Thus, it is relevant to develop a more effective method for hydroconversion of rapeseed oil from the point of view of obtaining p-xylene.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке более экономичного способа гидроконверсии рапсового масла, характеризующегося высоким выходом БТК фракции, высоким выходом ксилолов с высокой селективностью по п-ксилолу, как наиболее востребованному изомеру среди прочих изомерных ксилолов.The objective of the present invention is to develop a more economical method for the hydroconversion of rapeseed oil, characterized by a high yield of the BTX fraction, a high yield of xylenes with high selectivity for p-xylene, as the most popular isomer among other isomeric xylenes.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе гидроконверсии рапсового масла путем его контактирования в реакторе с катализатором - микро-мезопористым композитом, полученным гидротермально-микроволновым синтезом, на основе микропористого цеолита MFI и мезопористого второго компонента при повышенной температуре и атмосферном давлении при одновременной подаче в реактор водорода с получением смеси олефинов С24 и бензол-толуол-ксилольной фракции с содержанием п-ксилола,The solution to the problem is achieved by the fact that in the method of hydroconversion of rapeseed oil by contacting it in a reactor with a catalyst - a micro-mesoporous composite obtained by hydrothermal-microwave synthesis, based on microporous MFI zeolite and a mesoporous second component at elevated temperature and atmospheric pressure while simultaneously feeding a hydrogen reactor to produce a mixture of C 2 -C 4 olefins and a benzene-toluene-xylene fraction containing p-xylene,

в качестве микро-мезопористого композита используют композит на основе микропористого цеолита и мезопористого второго компонента - карбида кремния - MFI/SiC, причем пористая структура композита характеризуется объемом микропор равным 0,14-0,18 см3/г и мезопор - 0,05-0,07 см3/г,as a micro-mesoporous composite, a composite based on microporous zeolite and a mesoporous second component - silicon carbide - MFI/SiC is used, and the porous structure of the composite is characterized by a volume of micropores equal to 0.14-0.18 cm 3 /g and mesopores - 0.05- 0.07 cm 3 /g,

а гидроконверсию рапсового масла проводят в обогреваемом реакторе проточного типа, в котором катализатор размещают в средней его части, при этом свободный объем реактора до и после катализатора заполняют кварцевой крошкой, сначала реактор с помещенным в него катализатором разогревают в токе водорода до температуры 430-470°С в течение часа, и подают рапсовое масло при массовой скорости подачи равной 2,9-3,3 г/г кат. ч.and the hydroconversion of rapeseed oil is carried out in a heated flow-type reactor, in which the catalyst is placed in its middle part, while the free volume of the reactor before and after the catalyst is filled with quartz chips, first the reactor with the catalyst placed in it is heated in a stream of hydrogen to a temperature of 430-470 ° C for an hour, and rapeseed oil is fed at a mass feed rate of 2.9-3.3 g/g cat. h.

При превращении (гидроконверсии) рапсового масла происходят следующие реакции: деоксигенация рапсового масла с образованием преимущественно углеводородов С1618, крекинг углеводородов C16-C18 с образованием олефинов С24, крекинг углеводородов C16-C18 с последующей дегидроциклизацией с образованием ароматических углеводородов.During the conversion (hydroconversion) of rapeseed oil, the following reactions occur: deoxygenation of rapeseed oil with the formation of predominantly C 16 -C 18 hydrocarbons, cracking of C 16 -C 18 hydrocarbons with the formation of C 2 -C 4 olefins, cracking of C 16 -C 18 hydrocarbons followed by dehydrocyclization with the formation of aromatic hydrocarbons.

Известно применение в качестве катализатора для различных процессов кислотно-основного катализа, в частности, крекинга, алкилирования, изомеризации, ароматизации алканов и спиртов, композита на основе микропористого цеолита и мезопористого карбида кремния - MFI/SiC, полученного путем кристаллизации суспензии, состоящей из тетраэтилортосиликата, воды, гидроксида тетрапропиламмония, изопропоксида алюминия и карбида кремния в мольном соотношении тетраэтилортосиликат: вода: гидроксид тетрапропиламмония: изопропоксид алюминия: карбид кремния, равном 1:35-39:0,11-0,16:0,013-0,015:0,5-0,7, под воздействием микроволнового излучения при температуре 190-200°С в течение 180-210 мин с образованием продукта кристаллизации и осадка, отделения последнего, его промывки, сушки и прокаливания до получения указанного композита (см., RU 2725586 С1, кл. МПК С01В 39/04, С01В 39/38, С01В 33/26, B01J 29/40, B01J 29/89, B01J 29/70, B01J 20/32, B01J 20/18, B01J 27/224, B01J 35/04, B01J 35/10, опубл. 02.07.2020).It is known to use as a catalyst for various processes of acid-base catalysis, in particular cracking, alkylation, isomerization, aromatization of alkanes and alcohols, a composite based on microporous zeolite and mesoporous silicon carbide - MFI/SiC, obtained by crystallization of a suspension consisting of tetraethylorthosilicate, water, tetrapropylammonium hydroxide, aluminum isopropoxide and silicon carbide in a molar ratio of tetraethylorthosilicate: water: tetrapropylammonium hydroxide: aluminum isopropoxide: silicon carbide equal to 1:35-39:0.11-0.16:0.013-0.015:0.5-0 ,7, under the influence of microwave radiation at a temperature of 190-200°C for 180-210 minutes with the formation of a crystallization product and sediment, separation of the latter, washing, drying and calcination to obtain the specified composite (see, RU 2725586 C1, cl. IPC S01B 39/04, S01B 39/38, S01B 33/26, B01J 29/40, B01J 29/89, B01J 29/70, B01J 20/32, B01J 20/18, B01J 27/224, B01J 35/04 , B01J 35/10, publ. 07/02/2020).

Однако неизвестно применение известного композита в получении олефинов и БТК из рапсового масла, где протекают реакции деоксигенации (декарбоксилирования, декарбонилирования и дегидратации) рапсового масла с образованием преимущественно углеводородов C16-C18, которые затем подвергаются крекингу с образованием олефинов С24 и крекингу с последующей дегидроциклизацией с образованием ароматических углеводородов.However, the use of the known composite in the production of olefins and BTC from rapeseed oil is unknown, where deoxygenation reactions (decarboxylation, decarbonylation and dehydration) of rapeseed oil occur with the formation of predominantly C 16 -C 18 hydrocarbons, which are then cracked to form C 2 -C 4 and olefins cracking followed by dehydrocyclization to form aromatic hydrocarbons.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемого технического решения заключается:The technical result that can be achieved using the proposed technical solution is:

- повышение выхода БТК фракции до 24% масс;- increasing the yield of the BTK fraction to 24% by weight;

- повышение выхода ксилолов до 9% масс при повышении селективности по п-ксилолу среди изомеров до 76% масс;- increasing the yield of xylenes to 9% by weight while increasing the selectivity for p-xylene among isomers to 76% by weight;

- снижение температуры гидроконверсии до 430-470°С по сравнению с 496-600°С по прототипу, что, как следствие, уменьшает финансовые затраты и упрощает процесс в целом;- reduction of the hydroconversion temperature to 430-470°C compared to 496-600°C in the prototype, which, as a consequence, reduces financial costs and simplifies the process as a whole;

- повышение интенсификации процесса за счет увеличения скорости подачи сырья до 2,9-3,3 г/г кат. ч.- increasing the intensification of the process by increasing the feed rate of raw materials to 2.9-3.3 g/g cat. h.

В качестве сырья используют нерафинированное рапсовое масло, которое произведено на Лебяжском заводе растительных масел. Жирнокислотный состав рапсового масла, полученного от Лебяжьего завода рапсового масла, приведен в табл.2.The raw material used is unrefined rapeseed oil, which is produced at the Lebyazhsky vegetable oil plant. The fatty acid composition of rapeseed oil obtained from the Lebyazhy rapeseed oil plant is given in Table 2.

Используемый катализатор получают гидротермально-микроволновым синтезом, на основе микропористого цеолита MFI и мезопористого - карбида кремния /SiC аналогично способу, описанному в патенте РФ №2768153, кл. МПК С07С 1/20, С07С 1/24, С07С 11/02, С07С 11/04, С07С 11/06, С07С 11/08, С07С 15/04, С07С 15/06, С07С 15/08, опубл. 23.03.2022.The catalyst used is obtained by hydrothermal-microwave synthesis, based on microporous MFI zeolite and mesoporous silicon carbide/SiC, similar to the method described in RF patent No. 2768153, class. IPC S07S 1/20, S07S 1/24, S07S 11/02, S07S 11/04, S07S 11/06, S07S 11/08, S07S 15/04, S07S 15/06, S07S 15/08, publ. 03.23.2022.

Готовят смесь, состоящую из тстраэтилортосиликата, воды, гидроксида тетрапропиламмония, изопропоксида алюминия и карбида кремния в мольном соотношении тетраэтилортосиликат: вода: гидроксид тетрапропиламмония: изопропоксид алюминия: карбид кремния, равном 1:35-39:0,11-0,16:0,013-0,015:0,5-0,7 соответственно. Полученную суспензию подвергают кристаллизации под воздействием микроволнового излучения при температуре 190-200°С в течение 180-210 мин с образованием продукта кристаллизации, после чего отделяют от продукта кристаллизации осадок, который промывают, сушат и прокаливают с получением целевого продукта.Prepare a mixture consisting of traethylorthosilicate, water, tetrapropylammonium hydroxide, aluminum isopropoxide and silicon carbide in the molar ratio tetraethylorthosilicate: water: tetrapropylammonium hydroxide: aluminum isopropoxide: silicon carbide equal to 1:35-39:0.11-0.16:0.013- 0.015:0.5-0.7 respectively. The resulting suspension is subjected to crystallization under the influence of microwave radiation at a temperature of 190-200°C for 180-210 minutes to form a crystallization product, after which the precipitate is separated from the crystallization product, which is washed, dried and calcined to obtain the target product.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его.The following are examples that illustrate the invention, but do not limit it.

Пример 1Example 1

Катализатор получают по методике, описанной выше. Для этого в плоскодонную колбу с магнитной мешалкой заливают 59 мл дистиллированной воды. Затем в нее при перемешивании добавляют 0,26 г изопропоксида алюминия, 11,3 мл 20% водного раствора гидроксида тетрапропиламмония, медленно - 19,8 мл тетраэтилортосиликата и 2 г карбида кремния. Мольное соотношение компонентов в смеси тетраэтилортосиликат: вода: гидроксид тетрапропиламмония: изопропоксид алюминия: карбид кремния составляет 1:37,1:0,127:0,014:0,562. Перемешивание проводят до получения однородной смеси.The catalyst is obtained according to the method described above. To do this, pour 59 ml of distilled water into a flat-bottomed flask with a magnetic stirrer. Then, with stirring, 0.26 g of aluminum isopropoxide, 11.3 ml of a 20% aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide, slowly - 19.8 ml of tetraethylorthosilicate and 2 g of silicon carbide are added. The molar ratio of the components in the mixture of tetraethylorthosilicate: water: tetrapropylammonium hydroxide: aluminum isopropoxide: silicon carbide is 1:37.1:0.127:0.014:0.562. Stirring is carried out until a homogeneous mixture is obtained.

Затем данную смесь помещают в тефлоновый автоклав с заданным предельным давлением 3,7 МПа и в микроволновой установке Speed Wave Berghof - 4 (мощность микроволнового излучения составляет 900 Вт, частота излучения 2,45 ГГц) подвергают воздействию микроволнового излучения, обеспечивающего температуру реакционной массы 200°С, в течение 180 минут.Then this mixture is placed in a Teflon autoclave with a specified maximum pressure of 3.7 MPa and in a microwave installation Speed Wave Berghof - 4 (microwave power is 900 W, radiation frequency is 2.45 GHz) exposed to microwave radiation, providing a temperature of the reaction mass of 200 ° C, for 180 minutes.

Образовавшуюся в автоклаве суспензию подвергают центрифугированию в ультрацентрифуге при частоте вращения 2000 об/мин. Затем сливают аликвоту, а твердый осадок промывают не менее 4-х раз дистиллированной водой. После этого проводят его сушку в муфельной печи при температуре 190°С в течение 2 часов. С целью удаления темплата (органических структурообразующих добавок) проводят прокаливание порошка при 550°С в течение 6 часов с получением целевого продукта.The suspension formed in the autoclave is subjected to centrifugation in an ultracentrifuge at a rotation speed of 2000 rpm. Then the aliquot is drained, and the solid precipitate is washed at least 4 times with distilled water. After this, it is dried in a muffle furnace at a temperature of 190°C for 2 hours. In order to remove the template (organic structure-forming additives), the powder is calcined at 550°C for 6 hours to obtain the target product.

Образующийся продукт - композит MFI/SiC в протонной форме. Кремнеземный модуль цеолита MFI, входящего в состав катализатора, равен 136. Объем микропор в катализаторе - 0,16 см3/г, объем мезопор - 0,06 см3/г.The resulting product is an MFI/SiC composite in proton form. The silica modulus of the MFI zeolite included in the catalyst is 136. The volume of micropores in the catalyst is 0.16 cm 3 /g, the volume of mesopores is 0.06 cm 3 /g.

Способ гидроконверсии рапсового масла осуществляют путем контактирования рапсового масла с катализатором, размещенном в средней части обогреваемого реактора проточного типа, свободный объем которого до и после катализатора заполняют кварцевой крошкой, при температуре 450°С и массовой скорости 3,1 г/г кат. ч.The method of hydroconversion of rapeseed oil is carried out by contacting rapeseed oil with a catalyst placed in the middle part of a heated flow-type reactor, the free volume of which before and after the catalyst is filled with quartz chips, at a temperature of 450°C and a mass velocity of 3.1 g/g cat. h.

Контактирование осуществляют при дополнительной подаче в реактор водорода, скорость подачи водорода 3 л/ч.Contacting is carried out with additional supply of hydrogen to the reactor, the hydrogen supply rate is 3 l/h.

Жирнокислотный состав рапсового масла приведен в таблице 1.The fatty acid composition of rapeseed oil is given in Table 1.

Продукты реакции анализируют методом ГЖХ.The reaction products are analyzed by GLC.

Выход БТК фракции 24%, выход ксилолов 9%, селективность по п-ксилолу среди изомеров составляет 76%.The yield of BTK fraction is 24%, the yield of xylenes is 9%, the selectivity for p-xylene among isomers is 76%.

Пример 2Example 2

Способ гидроконверсии рапсового масла осуществляют аналогично примеру 1 при температуре 470°С и массовой скорости рапсового масла 3,3 г/г кат. ч. Контактирование осуществляют при дополнительной подаче в реактор водорода, скорость подачи водорода 3 л/ч.The method of hydroconversion of rapeseed oil is carried out similarly to example 1 at a temperature of 470°C and a mass velocity of rapeseed oil of 3.3 g/g cat. h. Contacting is carried out with additional supply of hydrogen to the reactor, the hydrogen supply rate is 3 l/h.

Воздействие микроволнового излучения при получении катализатора осуществляют при температуре 190°С в течение 210 мин.Exposure to microwave radiation during catalyst preparation is carried out at a temperature of 190°C for 210 minutes.

Объем микропор в катализаторе - 0,18 см3/г, объем мезопор - 0,07 см3/г.The volume of micropores in the catalyst is 0.18 cm 3 /g, the volume of mesopores is 0.07 cm 3 /g.

Продукты реакции анализируют методом ГЖХ.The reaction products are analyzed by GLC.

Выход БТК фракции 20%, выход ксилолов 8%, селективность по п-ксилолу среди изомеров составляет 72%The yield of BTK fraction is 20%, the yield of xylenes is 8%, the selectivity for p-xylene among isomers is 72%

Пример 3Example 3

Способ гидроконверсии рапсового масла осуществляют аналогично примеру 1 при температуре 430°С и массовой скорости 2,9 г/г кат. ч. Контактирование осуществляют при дополнительной подаче в реактор водорода, скорость подачи водорода 3 л/ч.The method of hydroconversion of rapeseed oil is carried out similarly to example 1 at a temperature of 430°C and a mass rate of 2.9 g/g cat. h. Contacting is carried out with additional supply of hydrogen to the reactor, the hydrogen supply rate is 3 l/h.

Воздействие микроволнового излучения при получении катализатора осуществляют при температуре 190°С в течение 180 мин.Exposure to microwave radiation during catalyst preparation is carried out at a temperature of 190°C for 180 minutes.

Объем микропор в катализаторе - 0,14 см3/г, объем мезопор - 0,05 см3/г.The volume of micropores in the catalyst is 0.14 cm 3 /g, the volume of mesopores is 0.05 cm 3 /g.

Продукты реакции анализируют методом ГЖХ.The reaction products are analyzed by GLC.

Выход БТК фракции 22%, выход ксилолов 8%, селективность по п-ксилолу среди изомеров составляет 74%.The yield of BTK fraction is 22%, the yield of xylenes is 8%, the selectivity for p-xylene among isomers is 74%.

Пример 4 (сравнительный)Example 4 (comparative)

Способ конверсии рапсового масла осуществляют аналогично примеру 1, но без подачи водорода в реактор, при температуре 450°С. Продукты реакции анализируют методом ГЖХ.The method for converting rapeseed oil is carried out similarly to example 1, but without supplying hydrogen to the reactor, at a temperature of 450°C. The reaction products are analyzed by GLC.

Выход БТК фракции 17%, выход ксилолов 7%, селективность по п-ксилолу среди изомеров составляет 56%.The yield of BTK fraction is 17%, the yield of xylenes is 7%, the selectivity for p-xylene among isomers is 56%.

Таким образом, проведение эксперимента без подачи водорода приводит к снижению селективности по п-ксилолу и выхода п-ксилола.Thus, carrying out the experiment without supplying hydrogen leads to a decrease in the selectivity for p-xylene and the yield of p-xylene.

Этот пример показывает, что повышение селективности по п-ксилолу и выхода п-ксилола достигается только при совместном использовании композита MFI/SiC и подачи в реактор водорода в требуемых условиях.This example shows that an increase in p-xylene selectivity and p-xylene yield is only achieved by using the MFI/SiC composite together and feeding hydrogen into the reactor under the required conditions.

Наличие в структуре катализатора фазы карбида кремния повышает теплопроводность катализатора, и, как следствие, способно уменьшить температурный градиент в слое катализатора.The presence of a silicon carbide phase in the catalyst structure increases the thermal conductivity of the catalyst, and, as a result, can reduce the temperature gradient in the catalyst layer.

Это также способствует повышению эффективности данного способа гидроконверсии рапсового масла по сравнению с известным способом.This also helps to increase the efficiency of this method of hydroconversion of rapeseed oil compared to the known method.

Проведение описываемого способа с использованием катализатора, содержащего компоненты для синтеза катализатора в иных концентрациях и при иных условиях, входящих в заявленный интервал, приводит к аналогичным результатам. Использование условий и компонентов в количествах, выходящих за данный интервал, а также катализатора с иной пористой структурой, не приводит к желаемым результатам.Carrying out the described method using a catalyst containing components for the synthesis of the catalyst in other concentrations and under other conditions within the stated range leads to similar results. The use of conditions and components in quantities beyond this range, as well as a catalyst with a different porous structure, does not lead to the desired results.

Таким образом, описываемый способ позволяет повысить выход БТК фракции, выход ксилолов, селективность по п-ксилолу среди изомеров, благодаря синергетическому эффекту от использования, содержащего цеолит MFT и SiC композита MFI/SiC именно в процессе гидроконверсии рапсового масла при требуемых условиях.Thus, the described method makes it possible to increase the yield of the BTX fraction, the yield of xylenes, and the selectivity for p-xylene among isomers, due to the synergistic effect of the use of an MFI/SiC composite containing MFT zeolite and SiC specifically in the process of hydroconversion of rapeseed oil under the required conditions.

Claims (3)

Способ гидроконверсии рапсового масла путем его контактирования в реакторе с катализатором - микромезопористым композитом, полученным гидротермально-микроволновым синтезом, на основе микропористого цеолита MFI и мезопористого второго компонента, при повышенной температуре и атмосферном давлении при одновременной подаче в реактор водорода с получением смеси олефииов С24 и бензол-толуол-ксилольной фракции с содержанием п-ксилола, отличающийся тем, чтоA method for hydroconversion of rapeseed oil by contacting it in a reactor with a catalyst - a micromesoporous composite obtained by hydrothermal-microwave synthesis, based on microporous MFI zeolite and a mesoporous second component, at elevated temperature and atmospheric pressure while simultaneously feeding hydrogen into the reactor to obtain a mixture of C 2 - olefins. C 4 and benzene-toluene-xylene fraction containing p-xylene, characterized in that в качестве микромезопористого композита используют композит на основе микропористого цеолита и мезопористого второго компонента - карбида кремния - MFI/SiC, причем пористая структура композита характеризуется объемом микропор, равным 0,14-0,18 см3/г, и мезопор - 0,05-0,07 см3/г,as a micromesoporous composite, a composite based on microporous zeolite and a mesoporous second component - silicon carbide - MFI/SiC is used, and the porous structure of the composite is characterized by a volume of micropores equal to 0.14-0.18 cm 3 /g, and mesopores - 0.05- 0.07 cm 3 /g, а гидроконверсию рапсового масла проводят в обогреваемом реакторе проточного типа, в котором катализатор размещают в средней его части, при этом свободный объем реактора до и после катализатора заполняют кварцевой крошкой, сначала реактор с помещенным в него катализатором разогревают в токе водорода до температуры 430-470°С в течение часа, затем подают рапсовое масло при массовой скорости подачи, равной 2,9-3,3 г/г кат. ч.and the hydroconversion of rapeseed oil is carried out in a heated flow-type reactor, in which the catalyst is placed in its middle part, while the free volume of the reactor before and after the catalyst is filled with quartz chips, first the reactor with the catalyst placed in it is heated in a stream of hydrogen to a temperature of 430-470 ° C for an hour, then rapeseed oil is fed at a mass feed rate of 2.9-3.3 g/g cat. h.
RU2023104134A 2023-02-22 Method for hydroconversion of rapeseed oil RU2806584C9 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2806584C1 true RU2806584C1 (en) 2023-11-01
RU2806584C9 RU2806584C9 (en) 2024-01-19

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101314717A (en) * 2007-05-31 2008-12-03 中国石油化工股份有限公司 Catalytic conversion method for biological oil and fat
CN101314748B (en) * 2007-05-31 2012-05-30 中国石油化工股份有限公司 Catalytic conversion method for vegetable fat and/or animal oil and fat
RU2470004C1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина Method of producing aromatic hydrocarbons
US20160017238A1 (en) * 2012-02-17 2016-01-21 Kior, Inc. Mesoporous Zeolite-Containing Catalysts For The Thermoconversion Of Biomass And For Upgrading Bio-Oils
JP2016089095A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 株式会社ユーグレナ Fuel oil and method for producing the same
RU2652991C1 (en) * 2017-12-28 2018-05-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of hydroameliorative triglycerides of fatty acids in the mixture with oil fractions
CN108579799A (en) * 2018-05-07 2018-09-28 天津大学 MFI structure nano-sheet layer molecular sieve catalyst, preparation method and application thereof
RU2689416C1 (en) * 2018-11-27 2019-05-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101314717A (en) * 2007-05-31 2008-12-03 中国石油化工股份有限公司 Catalytic conversion method for biological oil and fat
CN101314748B (en) * 2007-05-31 2012-05-30 中国石油化工股份有限公司 Catalytic conversion method for vegetable fat and/or animal oil and fat
RU2470004C1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина Method of producing aromatic hydrocarbons
US20160017238A1 (en) * 2012-02-17 2016-01-21 Kior, Inc. Mesoporous Zeolite-Containing Catalysts For The Thermoconversion Of Biomass And For Upgrading Bio-Oils
JP2016089095A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 株式会社ユーグレナ Fuel oil and method for producing the same
RU2652991C1 (en) * 2017-12-28 2018-05-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of hydroameliorative triglycerides of fatty acids in the mixture with oil fractions
CN108579799A (en) * 2018-05-07 2018-09-28 天津大学 MFI structure nano-sheet layer molecular sieve catalyst, preparation method and application thereof
RU2689416C1 (en) * 2018-11-27 2019-05-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cai et al. Biomass catalytic pyrolysis over zeolite catalysts with an emphasis on porosity and acidity: a state-of-the-art review
Bi et al. From lignin to cycloparaffins and aromatics: directional synthesis of jet and diesel fuel range biofuels using biomass
Kubička et al. Opportunities for zeolites in biomass upgrading—Lessons from the refining and petrochemical industry
Zhang et al. Enhancement in the aromatic yield from the catalytic fast pyrolysis of rice straw over hexadecyl trimethyl ammonium bromide modified hierarchical HZSM-5
Sang Biofuel production from catalytic cracking of palm oil
Shun et al. Recent progress of catalytic pyrolysis of biomass by HZSM-5
Arias et al. Synthesis of high quality alkyl naphthenic kerosene by reacting an oil refinery with a biomass refinery stream
CN105143406A (en) Production of aromatics from di- and poly-oxygenates
RU2429910C1 (en) Catalyst and method for combined treatment of low-octane hydrocarbon fractions and aliphatic alcohols and/or dimethyl ehter
US9040766B2 (en) Method for the manufacture of branched saturated hydrocarbons
Li et al. Promoted production of hydrocarbons in the catalytic pyrolysis of rape straw over composite HZSM-5@ MCM-41 catalysts
RU2806584C1 (en) Method for hydroconversion of rapeseed oil
RU2806584C9 (en) Method for hydroconversion of rapeseed oil
Li et al. Conversion pathways of palm oil into jet biofuel catalyzed by mesoporous zeolites
KR101731165B1 (en) Catalysts for ethanol dehydration and production method of ethylene using same
US20230415132A1 (en) Direct catalytic conversion of alcohols to olefins of higher carbon number with reduced ethylene production
US10472300B2 (en) Process for preparing olefins by dehydrating alcohols with less side effects comprising addition of sulfur containing compounds
Narayanan et al. Catalytic conversion of polyols (sorbitol and xylitol) to hydrocarbons over hierarchical ZSM-5 zeolite catalysts in a fixed bed reactor
Chistyakov et al. Highly selective conversion of vegetable oil into hydrocarbons
RU2768153C1 (en) Isobutanol conversion method
CN109806909B (en) Preparation method and application of catalyst for preparing propylene from methanol and/or dimethyl ether
CN108003935B (en) Method for producing clean diesel oil by Fischer-Tropsch synthesis of light and heavy product combination
RU2617119C1 (en) Method of producing liquid hydrocarbons
US9834489B2 (en) Method for producing bio-aromatics from glycerol
Nuhma et al. Bimetallic Lanthanum-Cerium-Loaded HZSM-5 Composite for Catalytic Deoxygenation of Microalgae-Hydrolyzed Oil into Green Hydrocarbon Fuels