Дегидроциклизация н-гептана

(Лабораторная работа N 9)

Одним из важнейших нефтехимических процессов облагораживания бензина является каталитический реформинг, проводимый в среде водорода над бифункциональными катализаторами платины на окиси алюминия, каллодий на окиси алюминия (АП-56, АП-62). В условиях каталитического реформинга происходит дегидроциклизация парафиновых углеводородов. Реакция дегидроциклизации была открыта в 1936 г и, как считалось ранее, сводится к образованию нефтеновых и ароматических углеводородов по уравнению:

СН₂ CН₂ СН

/ \ / \ / \

СН₂ СН₂— СН₃ СН₂ СН—СН₃ СН С— СН₃

| ——› | | ——› | О |

СН₂ СН₃ - Н СН₂ СН₂ - 3Н₂ СН СН

\ / \ / \ /

СН₂ СН₂ СН

Однако в последние годы сотрудниками ИОХ им. Н.Д. Зелинского было установлено, что процесс превращения н-парафинов в олефины протекает через стадии образования олефинов, диенов, триенов, циклодиенов и затем ароматических углеводородов, т.к. циклизация углеводородов идет через стадию триен—›циклодиен, который превращается в производные бензола:

СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₃ —› СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН = СН₂ —›

-Н₂ -Н₂

СН

/ \\ / \

СН₂ СН

—› СН₃-СН₂-СН=СН-СН=СН₂ —› | | —› | О |

-Н₂ -Н₂ СН₂ СН -Н₂

\ // \ /

СН

Процесс дегидроциклизации н-гептана идет на катализаторе pt/Al₂O₅ при температурах 480-520 С, основным продуктом реакции является толуол, кроме него в катализате остается непревращенный н-гептан, присутствуют олефины (гептены), продукты крекинга в незначительных количествах. В про

- 26 -

цессе требуется активация катализатора подачей водорода, который предает ему стабильность и позволяет работать катализатору в течение длительного времени без активации.

В лабораторных условиях процесс осуществляется с предварительной активацией катализатора, которая проводится до стадии подачи сырья путем пропускания водорода из волейбольной камеры в течение 30 мин.

10.1. АППАРАТУРА И РЕАГЕНТЫ

Пилотная установка, используемая для проведения работы, приведена на рис.4.

- 27 -

Установка рвботает следующим образом. Н-гептан из сырьевой бюретки (1) микронасосом (2) со скоростью 20 мл/ч подается в нагретый до 480 С реактор (3), заполненный катализатором pt/Al₂O₃ c размерами гранул 3-5 мм.(объем катализатора 50 мм). Продукты реакции из реактора (3) после охлаждения в холодильнике (4) разделяются. Катализат стекает в приемник (5), а газы разложения проходят через газовые часы (6) и выводятся в атмосферу. Перед подачей сырья катализатор в реакторе (3) активируется при температурах 400-450 С путем подачи водорода на верх реактора, подача водорода в ходе опыта с н-гептаном не предусматривается.

Температура в реакторе (3) регулируется ЛАТРом, контролируется термопарой. При выполнении работы необходимы следующие реагенты:

- н-гептан;

- толуол;

- катализатор pt/Al₂O₃ ;

- водород в волейбольной камере;

- азот в волейбольной камере.

10.2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Работа проводится в следующей последовательности. В бюретку (1) заливается н-гептан, в реактор (3) загружается 50 мл катализатора pt/Al₂O₃. После этого вся схема проверяется на герметичность, в холодильник (4) подается вода.

На втором этапе сначала при отключенном микронасосе (2) линия от входа сырья в реактор до вывода продуктов с установки продувается в течение 30 мин азотом для вытеснения воздуха. При этом включается обогрев реактора (3) и устанавливается температура 400-450 С. Затем камера с азотомзаменяется на камеру с водородом и в течение 30 мин начинается активация катализатора водородом. После ее завершения включается микронасос (2) и температура в реакторе (3) поднимается до 480 С, начинается процесс дегидроциклизации н-гептана при расходе сырья 20 мл/ч. Через 20 мин работы установки начинается отсчет контрольного времени и каждые 10 мин в журнале фиксируются в виде таблицы следующие показатели:

а) время опыта; б) расход н-гептана; в) температура в реакторе; г) количество катализата в приемнике; д) количество газов, прошедших через газовые часы.

После работы установки втечение 1 ч опыт заканчивается и составляется материальный баланс процесса.

ПРИМЕР составления материального баланся дан ниже:

- 28 -

	Компонент	Объем, мл	Плотность, г/мл	Масса, г
Взято	н-гептан		0,684	13,68
Получено	катализата		0,720	12,96
	газа		------	------
	потери	-----	------	0,72

Катализат, полученный в ходе опыта, анализируется на рефрактометре для определения его показателя преломления. По калибровочному графику “ состав катализата - n²⁰_д катализата”определяется выход толуола на рис. 5 приведен пример такого калибровочного графика.

ГРАФИК ДЛЯ РАСЧЕТА КОНВЕРСИИ Н - ГЕПТАНА

n²⁰_д (А) = 1,3876

n²⁰_д (Б) = 1, 4969

Все эксперементальные данные (режим работы реактора, расход сырья), зафиксированные в ходе работы (через каждые 10 мин), и результаты расчетов баланса, конверсии оформляются в виде отчета.

- 29 -