Зависимость защитных свойств катализатора гидроочистки дизельного топлива от содержания в сырье декаметилциклопентасилоксана

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе проведено исследование влияния содержания кремния в сырье на защитные свойства NiMo/Al2O3-катализатора в процессе гидроочистки дизельного топлива. Было проведено три эксперимента длительностью по 60 ч при различном начальном содержании кремния (Si) в дизельном топливе. В качестве дополнительного источника Si использовали декаметилциклопентасилоксан, что обеспечивало содержание кремния в сырье в количестве 100, 200 и 400 ppm. Секционирование слоя катализатора на пять частей перфорированными перегородками позволило получать профили концентрации кремния по высоте реактора. Установлено, что количество сорбированного (поглощенного) катализатором Si за время эксперимента линейно зависит от его содержания в сырье. Показано, что, несмотря на высокую концентрацию кремния (почти на два порядка большую по сравнению с промышленным сырьем), при его начальной концентрации 100 ppm, катализатор эффективно (практически полностью) поглощал кремний.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Павел Петрович Дик

Институт катализа им. Г. К. Борескова (ИК СО РАН)

Email: golubev@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-9100-5135

к. х. н., н. с.

Russian Federation, 630090, Новосибирск

Иван Сергеевич Голубев

Институт катализа им. Г. К. Борескова (ИК СО РАН)

Author for correspondence.
Email: golubev@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-6069-4150

н. с.

Russian Federation, 630090, Новосибирск

Сергей Иванович Решетников

Институт катализа им. Г. К. Борескова (ИК СО РАН)

Email: golubev@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-1616-6801

д. х. н., в. н. с.

Russian Federation, 630090, Новосибирск

Роман Владимирович Петров

Институт катализа им. Г. К. Борескова (ИК СО РАН)

Email: golubev@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-2335-7032

к. т. н., н. с.

Russian Federation, 630090, Новосибирск

Алекандр Степанович Носков

Институт катализа им. Г. К. Борескова (ИК СО РАН)

Email: golubev@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-7038-2070

д. т. н., зав. отделом, чл.- корр. РАН

Russian Federation, 630090, Новосибирск

References

  1. Rome C., Hueston T. Silicone in the oil and gas industry // Compos. Int. 2002. № 53. P. 1.
  2. Kremer L.N. Foam control methods in delayed cokers // Petrol. Technology Quarterly. 2002. V. 7. P. 65–68.
  3. Chainet F., Le Meur L., Lienemann C.P., Ponthus J., Courtiade M., Donard O.F.X. Characterization of silicon species issued from PDMS degradation under thermal cracking of hydrocarbons: Part 1 — Gas samples analysis by gas chromatography-time of flight mass spectrometry // Fuel. 2013. V. 111. P. 519–527. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.046
  4. Pohl P., Vorapalawut N., Bouyssiere B., Lobinski R. Trace-level determination and insight in speciation of silicon in petrochemical samples by flow-injection high resolution ICP MS and HPLC-high resolution ICP MS // J. Anal. At. Spectrom. 2010. V. 25. № 9. P. 1461–1466. https://doi.org/10.1039/c005010e
  5. Sánchez R., Todolí J.L., Lienemann C.P., Mermet J.M. Universal calibration for metal determination in fuels and biofuels by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry based on segmented flow injection and a 350°C heated chamber // J. Anal. At. Spectrom. 2012. V. 27. № 6. P. 937–945. https://doi.org/10.1039/c2ja10336b
  6. Olsen C. The ART of trapping silicon and arsenic // Digit. Refin. 2013. February. P. 1–4.
  7. Kellberg L., Zeuthen P., Jakobsen H.J. Deactivation of HDT catalysts by formation of silica gels from silicone oil. characterization of spent catalysts from HDT of coker naphtha Using29Si and13C CP/MAS NMR // J. Catal. Academic Press, 1993. V. 143. № 1. P. 45–51. https://doi.org/10.1006/JCAT.1993.1252
  8. Vaiss V.S., Fonseca C.G., Antunes F.P.N., Chinelatto L.S.J., Chiaro S.S.X., Souza W.F., Leitão A.A. Experimental and theoretical study of deactivated HDT catalysts by Si species deposited on their surfaces: Models proposition, structural and thermodynamic analysis // J. Catal. 2020. V. 389. P. 578–591. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.06.007
  9. Cabrera-Codony A., Montes-Morán M.A., Sánchez-Polo M., Martín M.J., Gonzalez-Olmos R. Biogas upgrading: Optimal activated carbon properties for siloxane removal // Environ. Sci. Technol. 2014. V. 48. № 12. P. 7187–7195. https://doi.org/10.1021/es501274a
  10. Pérez-Romo P., Navarrete-Bolaños J., Aguilar-Barrera C., Angeles-Chavez C., Laredo G.C. Morphological and structural study of the Si deposition on the sulfided NiMo/γ-Al2O3 catalyst: effect on the support // Appl. Catal. A Gen. 2014. V. 485. P. 84–90. https://doi.org/10.1016/J.APCATA.2014.07.038
  11. Zeuthen P., Schmidt M.T., Rasmussen H.W., Moyse B.M. The benefits of cat feed hydrotreating and the impact of feed nitrogen on catalyst stability // NPRA Annu. Meet. Tech. Pap. 2010. V. 2. August. P. 818.
  12. Kressmann S., Morel F., Harlé V., Kasztelan S. Recent developments in fixed-bed catalytic residue upgrading // Catal. Today. 1998. V. 43. № 3–4. P. 203–215. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00149-7
  13. Huifeng Li, Mingfeng Li, Hong Nie. Tailoring the surface characteristic of alumina for preparation of highly active NiMo/Al2O3 hydrodesulfurization catalyst // Mesoporous Mater. 2014. V. 188. P. 30–36. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.01.003
  14. Nam S., Namkoong W., Kang J.H., Park J.K., Lee N. Adsorption characteristics of siloxanes in landfill gas by the adsorption equilibrium test // Waste Manag. 2013. V. 33. № 10. P. 2091–2098. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.03.024
  15. Nadeina K.A., Kazakov M.O., Kovalskaya A.A., Danilova I.G., Cherepanova S.V., Danilevich V.V., Gerasimov E.Y., Prosvirin I.P., Kondrashev D.O., Kleimenov A.V., Klimov O.V., Noskov A.S. Influence of alumina precursor on silicon capacity of NiMo/ γ-Al2O3 guard bed catalysts for gas oil hydrotreating // Catal. Today. 2020. V. 353. № 1. P. 53–62. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.10.028
  16. Болдушевский Р.Э., Гусева А.И., Виноградова Н.Я., Наранов Е.Р., Максимов А.Л., Никульшин П.А. Оценка гидрообессеривающей активности при разработке катализаторов деметаллизации тяжелого нефтяного сырья // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91. № 12. С. 1784–1789. https://doi.org/10.1134/S0044461818120137 [Boldushevskii R.E., Guseva A.I., Vinogradova N.Y., Naranov E.R., Maksimov A.L., Nikul’shin P.A. Evaluation of the hydrodesulfurization activity in development of catalysts for demetallization of heavy petroleum feedstock // Russ. J. Appl. Chem. 2018. V. 91. № 12. P. 2046–2051. https://doi.org/10.1134/S1070427218120170 ]
  17. Kokayeff P., Zink S., Roxas P. Hydrotreating in petroleum processing. Handbook of Petrol. Processing. Eds. S. Treese, D. Jones, P. Pujado, 2014. 59 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05545-9_4-1
  18. Aleksandrov P.V., Bukhtiyarova G.A., Reshetnikov S.I. Study of the influence exerted by addition of coker gas oil to straight-run gas oil on the process of hydrotreating in the presence of CoMo/Al2O3 catalyst // Russ. J. Appl. Chem. 2019. V. 92. № 8. С. 1077–1083.
  19. Александров П.В., Бухтиярова Г.А., Носков А.С. Современные подходы к тестированию гранулированных катализаторов гидроочистки нефтяных фракций в лабораторных условиях // Катализ в промышленности. 2014. № 5. C. 88–94.
  20. Golubev I.S., Dik P.P., Petrov R.V., Mik I.A., Bessonova N. V., Reshetnikov S. I., Noskov A. S. Dynamics of silicon sorption on the nimo/Аl2О3 guard bed catalyst during hydrotreating of diesel // Petrol. Chemistry. 2023. V. 63. № 10. P. 1203–1209. https://doi.org/10.1134/S0965544123090037
  21. Kam E. K.T., Al-Shamali M., Juraidan M., Qabazard H. A hydroprocessing multicatalyst deactivation and reactor performance model-pilot-plant life test applications // Energy and Fuels. 2005. V. 19. № 3. P. 753–764. https://doi.org/10.1021/ef049843s
  22. Rodríguez E., Félix G., Ancheyta J., Trejo F. Modeling of hydrotreating catalyst deactivation for heavy oil hydrocarbons // Fuel. 2018. V. 225. P. 118–133. https://doi.org/10.1016/J.FUEL.2018.02.085

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the reactor.

Download (160KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Variation of silicon content along the reactor height depending on the average silicon content in different catalyst layers. The numbering of the layers corresponds to the direction of feedstock flow.

Download (84KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Average silicon content (Sicp) in the catalyst over 60 h of hydrotreating depending on its content in the feedstock.

Download (63KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Change in sulfur content at the reactor outlet at the beginning of the experiment (2) and after 60 h (1) of the experiment as a function of silicon content in the feedstock.

Download (59KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Variation of sulfur content at the reactor outlet as a function of silicon concentration in the catalyst at different silicon content in the feedstock (100, 200 and 400 ppm). Duration of the experiment is 60 h.

Download (70KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Silicon recovery factor (KSi) as a function of silicon content in the feedstock. Experiment time 60 h.

Download (54KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences