Pd/HZSM-5 катализатор селективного гидрирования бензола в смеси ароматических углеводородов

1. 100% 100% - С6Н6 - С7Н8 -п-С8Н10 С6Н6 80% 80% 2135 С7Н8 60% 60% Конверсия Конверсия 40% 40% 350°С Единицы Кубелки-Мунка 20% 20% п-С8Н10 2104 0% 350°C 400°C 450°C 0% 450°С 500°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Температура восстановления Давление, атм 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 Волновое число, см-1 Ввиду токсичности продуктов сгорания, содержание бензола в моторном топливе, согласно мировым стандартам (Euro-4, U.S.EPA’s RFS program), не должно превышать 1%. Одним из возможных эффективных подходов к удалению бензола является его селективное гидрирование, без вовлечения в процесс гидрирования замещенных ароматических соединений. Это позволит сохранить высокое качество топлива без потери октанового числа. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Разработка процесса селективного гидрирования бензола в присутствии замещенных ароматических углеводородов и разработка оптимального катализатора для его осуществления. Наибольшей селективностью в гидрировании бензола обладают образцы, приготовленные из Pd- и Rh-содержащих предшественников, нанесенных на цеолит (HZSM-5, BETA). Предварительная активация катализаторов имеет ключевое влияние на процесс селективного гидрирования. Оптимальная температура восстановления дляцеолитных катализаторов составляет 450°C. Согласно данным FTIR при этой температуре происходит спекание малых Pd кластеров внутри цеолитных каналов, о чем свидетельствует снижение интенсивности п.п. ~ 2135-2120 см-1 и ее сдвиг в область меньших длин связей (Рис. 2). Некоторое увеличение размеров наночастиц Pd благоприятствует увеличению селективности. Дальнейшее увеличение селективности может быть достигнуто оптимизацией условий эксперимента, в частности оптимизацией давления. При увеличении давления до 2 атм достигается оптимальное соотношение между замещенными и незамещенными ароматическими соединениями на поверхности катализатора, в результате чего селективность по бензолу увеличивается до ~87%. Pd/HZSM-5 катализатор селективного гидрирования бензола в смеси ароматических углеводородов Рис. 3Зависимость конверсии ароматических углеводородов от давления для 1%Pd/HZSM-5 при Треакц=280°С. Рис. 2 ИК спектры СО, адсорбированного при Ткомн. на 1%Pd/HZSM-5, восстановленном при 350°Си 450°С. Рис. 1 Зависимость конверсии ароматических углеводородов от температуры восстановления для 1%Pd/HZSM-5 при Треакц=280°С ВЫВОДЫ Разработан процесс и Pd/HZSM-5 катализатор селективного гидрирования бензола в моторных топливах. Пилотные испытания показали, что проведение реакции на разработанном катализаторе позволяет удалить до 85-90% бензола при незначительном гидрировании замещенной ароматики. В результате удается существенно улучшитьэкологические характеристики моторного топливадля достижения параметров, отвечающихстандарту Евро-4. Список основных публикаций 1. I.S. Mashkovsky, G.N. Baeva, A.Yu. Stakheev, T.V. Voskoboynikov, P.T. Barger// Mendeleev communications, 2 (2009) 2. I.S. Mashkovsky, A.Yu. Stakheevet al // Submitted for VIII International Conference «Mechanisms of Catalytic Reactions», June 29-July 2, 2009, Novosibirsk Scientific Centre, Russia 3. A.Yu. Stakheev, I.S. Mashkovskyet al. // Submitted for EuropaCat IX, August 30-September 4, 2009 Salamanca, Spain Лаборатория №35Зав. лабораторией д.х.н. Стахеев А.Ю. ответственные исполнители н.с. Баева Г.Н., инж.-иссл. Машковский И.С., н.с. Телегина Н.С.