Разработка каталитических материалов на основе карбидов переходных металлов для процесса гидроизодепарафинизации

В опубликованном Президентом Российской Федерации указе «о Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» указывается, что на Арктическую зону Российской Федерации приходится более 80 % горючего природного газа и 17 % нефти. Помимо этого, в Арктической зоне расположены объекты стратегических сил сдерживания и проходит Северный морской путь. Поэтому для освоения месторождений, развития инфраструктуры и обеспечения безопасности Арктической зоны требуется огромный парк строительной и достаточное количество военной техники. И в связи с этим, учитывая климатические особенности данной территории, возникает потребность в больших объемах высококачественного низкозастывающего дизельного топлива. Как известно основным компонентом, ухудшающим низкотемпературные свойства (предельная температура фильтруемости, температура помутнения, температура застывания, плотность, кинематическая вязкость) в составе товарных топлив, являются нормальные парафины. Для нивелирования отрицательного фактора нормальных парафинов в мире и в России используются следующие способы (процессы): облегчение фракционного состава, использование растворителей, низкотемпературная кристаллизация, проведение селективного гидрокрекинга, добавление депрессорных присадок. Вышеотмеченные способы имеют ряд следующих недостатков: - уменьшение выхода целевого топлива; - использование дорогостоящих импортных присадок; - проблемы утилизации концевых тяжелых фракций. На сегодняшний день все более активно внедряются промышленные каталитические процессы, позволяющие улучшать низкотемпературные свойства дизельных топлив, в частности, каталитическая депарафинизация (гидрокрекинг, гидроизомеризация). Данный процесс обладает рядом преимуществ: позволяет перерабатывать сырье, состав которого варьируется в широких пределах, выход целевого продукта процесса достигает 90-95 %. Как известно, в вышеотмеченном процессе применяют бифункциональные системы, содержащие гидрирующий-дегидрирующий компонент (Pt или Pd) и кислотный компонент (высокомодульные цеолиты ZSM-22, ZSM-23, ZSM-48 в Н-форме или силикоалюмофосфат SAPO-11, SAPO-31, SAPO-41). Однако применяемые катализаторы имеют ряд существенных недостатков: - дороговизна; - высокая чувствительность к каталитическим ядам (серо- и азотсодержащим соединениям); - необходимость обязательной предварительной гидроочистки сырья; - использование в процессе синтеза дорогостоящих структурообразующих добавок; - используемые кислотные компоненты (цеолиты) не реализованы в промышленных объемах на территории РФ. Интересными объектами, свойства которых позволяют рассматривать их в качестве перспективных каталитических систем являются карбиды состава MexCy (где Me – Co, Ni, Fe, Mo, W). Карбиды переходных металлов проявили высокую каталитическую активность в следующих реакциях и процессах: изомеризации н-алканов; процессе Фишера-Тропша; гидрировании ароматических углеводородов; в целом ряде процессов с использованием водорода (гидродесульфирование, гидродеоксигенизация, гидродеазотирование, гидродеизомеризация, гидрокрекинг). Повсеместно отмечается высокая гидрирующая способность карбидных систем, а также их стойкость к деактивации гетероатомными соединениями. Цеолиты ZSM-5 уже давно зарекомендовали себя как эффективные катализаторы большого количества химических процессов, благодаря высокой кислотности, термостабильности и кислотостойкости, а также молекулярно-ситовым свойствам, обеспечивающим высокую селективность. В отличие от вышеперечисленных высокомодульных цеолитов и силикоалюмофосфатов, производство цеолитов ZSM-5 локализовано на площадках отечественных производителей.