Пассивация никеля борсодержащими соединениями в процессе крекинга углеводородного сырья

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Проведены эксперименты по пассивации никеля борсодержащей добавкой в процессе каталитического крекинга гидроочищенного вакуумного газойля на пилотной установке. Установлено, что при введении маслорастворимой добавки в установку совместно с углеводородным сырьем и достижении содержания бора 1970 ppm (соотношение B/Ni ≈ 2,0 : 3,5 г/г) на отравленном никелем катализаторе выход бензина увеличивается на 2,6 мас.%, выходы кокса и водорода снижаются на 6 и 10 отн.% соответственно. По мере накопления пассиватора на катализаторе в бензиновой фракции наблюдается увеличение содержания нафтенов на 23 отн.%, снижение ароматических углеводородов и олефинов на 6 и 13 отн.% соответственно. Установлено, что маслорастворимый борсодержащий пассиватор активен в процессе дезактивации никеля при совместной подаче добавки с углеводородным сырьем.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Искандер И. Шакиров

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2029-693X

Химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991

Валентин Р. Атласов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1450-3947
Russian Federation, Москва, 119991

Сергей В. Кардашев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1818-7697

Кандидат химических наук, химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991

Сергей В. Лысенко

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-7826-2811

Химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991

Константин И. Дементьев

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8102-8624

Кандидат химических наук

Russian Federation, Москва, 119991

Роман С. Борисов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8203-7055

Кандидат химических наук

Russian Federation, Москва, 119991

Наталья А. Синикова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7196-0082

Кандидат химических наук, химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991

Сергей В. Егазарьянц

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9160-4050

Доктор химических наук, химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991

Антон Л. Максимов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950

Доктор химических наук, акад. РАН, химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991; Москва, 119991

Эдуард А. Караханов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4727-954X

Доктор химических наук, профессор, химический факультет

Russian Federation, Москва, 119991

References

  1. Adanenche D.E., Aliyu A., Atta A.Y., El-Yakubu B.J. Residue fluid catalytic cracking: A review on the mitigation strategies of metal poisoning of RFCC catalyst using metal passivators/traps // Fuel. 2023. V. 343. ID 127894. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.127894
  2. Salahshour P., Yavari M., Güleç F., Karaca H., Tarighi S., Habibzadeh S. Development of heavy metal passivators in residue fluid catalytic cracking process // J. Compos. Compd. 2022. V. 4, № 13. P. 186–194. https://doi.org/10.1016/10.52547/jcc.4.4.3
  3. Караханов Э.А., Братков А.А., Лысенко С.В. Реактивация отравленного никелем катализатора крекинга маслорастворимыми пассиваторами // Нефтехимия. 1995. Т. 35, № 5. С. 421–424.[Karakhanov E.A., Bratkov A.A., Lysenko S.V. Reactivation of a nickel-poisoned cracking catalyst with oil-soluble passivators // Petrol. Chemistry. 1995. V. 35, № 5. P. 402–405.]
  4. Al-Sabawi M., Seth D., de Bruijn T. Effect of modifiers in n-pentane on the supercritical extraction of Athabasca bitumen // Fuel Process. Technol. 2011. V. 92, № 10. P. 1929–1938. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.05.010
  5. Fan S., Liu H., Biney B.W., Wang J., Al-shiaani N.H.A., Xu G., Guo A., Chen K., Wang Z. Effect of colloidal stability and miscibility of polar/aromatic phases on heavy oil demetallization // Energy Fuels. 2022. V. 36, № 12. P. 6109–6118. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c00581
  6. Abbas S., Maqsood Z.T., Ali M.F. The demetallization of residual fuel oil and petroleum residue // Pet. Sci. Technol. 2010. V. 28, № 17. P. 1770–1777. https://doi.org/10.1080/10916460903226122
  7. Ongarbayev Y., Oteuli S., Tileuberdi Y., Maldybaev G., Nurzhanova S. Demetallization and desulfurization of heavy oil residues by adsorbents // Pet. Sci. Technol. 2019. V. 37, № 9. P. 1045–1052. https://doi.org/10.1080/10916466.2019.1570257
  8. Wu B., Zhu J., Wang J., Jiang C. Technique for high-viscosity crude oil demetallization in the liaohe oil field // Energy Fuels. 2006. V. 20, № 4. P. 1345–1349. https://doi.org/10.1021/ef0501896
  9. Ferreira C., Tayakout-Fayolle M., Guibard I., Lemos F., Toulhoat H., Ramôa Ribeiro F. Hydrodesulfurization and hydrodemetallization of different origin vacuum residues: Characterization and reactivity // Fuel. 2012. V. 98. P. 218–228. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.03.054
  10. Keeley C.V., Shackleford A., Clough M., Srikantharajah S., O’Berry B., Yilmaz B. Catalyst technologies for improved FCC yields // Pet. Technol. Q. 2017. V. 22, № 5. P. 31–35.
  11. McGuire R., Smith G.M., Yilmaz B. FCC catalyst compositions containing boron oxide // Patent US № 9895680 B2. Appl. 19.12.2013.
  12. McGuire R., Smith G.M., Yilmaz B. Boron oxide in FCC processes // Patent US № 9441167 B2. Appl. 19.12.2013.
  13. Charisteidis I.D., Trikalitis P.N., Triantafyllidis K.S., Komvokis V., Yilmaz B. Characterization of Ni-phases and their transformations in fluid catalytic cracking (FCC) catalysts: comparison of conventional versus boron-based Ni-passivation // Catalysts. 2023. V. 13, № 1. ID 3. https://doi.org/10.3390/catal13010003
  14. Yuan C., Zhou L., Chen Q., Su C., Li Z., Ju G. The research on anti-nickel contamination mechanism and performance for boron-modified FCC catalyst // Materials. 2022. V. 15, № 20. ID 7220. https://doi.org/10.3390/ma15207220
  15. Шакиров И.И., Кардашев С.В., Лысенко С.В., Караханов Э.А. Способ пассивации тяжелых металлов на катализаторах крекинга борсодержащими соединениями // Патент РФ № 2794336 C1. Опубликовано 17.04.2023.
  16. Герзелиев И.М., Дементьев. К.И., Попов А.Ю., Пахманова О.А., Басханова М.Н., Сахарова И.Е., Хаджиев С.Н. Пилотная установка каталитического крекинга нефтяных остатков. Тезисы докладов IX школы-конференции молодых ученых по нефтехимии. Звенигород. 2008.
  17. Шакиров И.И., Кардашев С.В., Лысенко С.В., Бороноев М.П., Максимов А.Л., Караханов Э.А. Пассивация никеля на катализаторах крекинга // Журн. прикл. химии. 2023. Т. 96, № 6. С. 632–640. https://doi.org/10.31857/S0044461823060105. [Shakirov I.I., Kardashev S.V., Lysenko S.V., Boronoev M.P., Maximov A.L., Karakhanov E.A. Nickel Passivation on Cracking Catalysts // Russ. J. Appl. Chem. 2023. V. 96. P. 702–709. https://doi.org/10.1134/S1070427223060101]
  18. Шакиров И.И., Лысенко С.В., Кардашев С.В., Синикова Н.А., Егазарьянц С.В., Максимов А.Л., Караханов Э.А. Пассивация никеля в присутствии ванадия на катализаторах крекинга // Нефтехимия. 2024. Т. 64, № 3. P. 204–218. https://doi.org/10.31857/S0028242124030027
  19. Cheng W.C., Juskelis M.V., Sua´rez W. Reducibility of metals on fluid cracking catalyst // Appl. Catal. A: Gen. 1993. V. 103, № 1. P. 87–103. https://doi.org/10.1016/0926-860X(93)85176-P
  20. Караханов Э.А., Ковалева Н.Ф., Лысенко С.В. Влияние пассивации никеля цитратами сурьмы, олова и висмута на состав продуктов крекинга углеводородов различных классов // Вecтн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 1999. Т. 40, № 1. С. 60–63.
  21. Farag H., Ng S., de Lasa H. Kinetic modeling of catalytic cracking of gas oils using in situ traps (FCCT) to prevent metal contaminant effects // Ind. Eng. Chem. Res. 1993. V. 32, № 6. P. 1071–1080. https://doi.org/10.1021/ie00018a013
  22. Wallenstein D., Kanz B., Haas A. Influence of coke deactivation and vanadium and nickel contamination on the performance of low ZSM-5 levels in FCC catalysts // Appl. Catal. A: Gen. 2000. V. 192, № 1. P. 105–123. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(99)00334-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Profiles of thermoprogrammed ammonia desorption of cracking catalysts: eq – equilibrium catalyst, 3Ni-eq – catalyst after deactivation of 3470 ppm Ni; further catalysts after passivator deposition during cracking in the amount of: 3Ni-1.6B-eq – 1640 ppm B, 3Ni-2B-eq – 1970 ppm B, 3Ni-4B-eq – 3780 ppm B.

Download (500KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Curves of temperature-programmed reduction of cracking catalysts with hydrogen: eq – equilibrium catalyst, 3Ni-eq – catalyst after deactivation of 3470 ppm Ni; further catalysts after passivator deposition during cracking in the amount of: 3Ni-2B-eq – 1970 ppm B, 3Ni-4B-eq – 3780 ppm B.

Download (576KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Characteristics of the catalytic cracking process of hydrotreated vacuum gas oil at the pilot plant (a) and the MAT plant (b) in the presence of a catalyst after deactivation of 3470 ppm nickel and after passivation of 3470 ppm Ni with boron-containing compounds in amounts of 2300 ppm in terms of boron.

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The dependence of the boron content on the catalyst on the amount of feedstock supplied to the plant.

Download (866KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Group composition of gasoline fractions obtained as a result of cracking hydrotreated vacuum gas oil GWG-2 in the presence of a catalyst after accumulation of passivator to the level of 1020, 1640, 1970 and 3780 ppm boron.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The content of naphthalenes, indenes, indanes, tetralines, dienes, benzene, butyl- and propylbenzenes in gasoline fractions obtained as a result of cracking hydrotreated vacuum gas oil GWG-2 in the presence of a catalyst after accumulation of passivator to the level of 1020, 1640, 1970 and 3780 ppm boron.

Download (845KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences