Исследование сорбции кремния на катализаторах защитного слоя в процессе гидроочистки дизельного топлива

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Проведено тестирование двух синтезированных Ni-Mo катализаторов защитного слоя (КЗС-1, КЗС-2), различающихся текстурными характеристиками и, в качестве сравнения, одного Co-Mo промышленного катализатора основного слоя (КОС-1) в процессе гидроочистки дизельного топлива с повышенной концентрацией кремния (200 ppm). Физико-химические характеристики катализаторов до и после процесса гидроочистки исследовали методами низкотемпературной адсорбции азота, РФЭС и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой. Сделана оценка максимальной (статической) емкости по кремнию и времени защитного действия слоя катализатора. Показано, что активность в реакциях превращения серы и азота для исследованных катализаторов снижается в ряду КОС-1 > КЗС-1 > КЗС-2, а адсорбционные свойства по отношению к кремнию близки. На основе зависимости каталитических и адсорбционных свойств катализаторов сделан вывод, что использование высокоактивных катализаторов в защитных слоях неэффективно ввиду значительной потери их активности в результате дезактивации загрязняющими веществами, в частности кремнием.

About the authors

P. P. Dik

Institute of Catalysis named after G. K. Boreskov, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dik@catalysis.ru
630090, Novosibirsk, Acad. Lavrent'ev Ave., 5

S. I. Reshetnikov

Institute of Catalysis named after G. K. Boreskov, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

630090, Novosibirsk, Acad. Lavrent'ev Ave., 5

I. S. Golubev

Institute of Catalysis named after G. K. Boreskov, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

630090, Novosibirsk, Acad. Lavrent'ev Ave., 5

R. V. Petrov

Institute of Catalysis named after G. K. Boreskov, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

630090, Novosibirsk, Acad. Lavrent'ev Ave., 5

A. S. Noskov

Institute of Catalysis named after G. K. Boreskov, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

630090, Novosibirsk, Acad. Lavrent'ev Ave., 5

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 // PTQ. 2002. N 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. Olsen C. The ART of trapping silicon and arsenic // PTQ. 2013. February. P. 1–4.
  5. 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 using 29Si and 13C CP/MAS NMR // J. Catal. Acad. Press. 1993. V. 143. N 1. P. 45–51. https://doi.org/10.1006/JCAT.1993.1252
  6. Vaiss V. S., Fonseca C. G., Antunes F. P. N., Chinelatto L. S., 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. Elsevier Inc., 2020. V. 389. P. 578–591. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.06.007
  7. 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. N 12. P. 7187–7195. https://doi.org/10.1021/es501274a
  8. 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: General. 2014. V. 485. P. 84–90. https://doi.org/10.1016/J.APCATA.2014.07.038
  9. Kressmann S. Morel F. Harle V., Kasztelan S. Recent developments in fixed-bed catalytic residue upgrading // Catal. Today. 1998. V. 43. N 3–4. P. 203–215. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00149-7
  10. Zeuthen P. Schmidt M., Rasmussen H., Moyse B. 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. 818–833
  11. Nadeina K. A., Kazakov M. O., KovalУskaya 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. Elsevier, 2020. V. 353. N 1. P. 53–62. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.10.028
  12. 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 // ЖПХ. 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., Nikulʹshin P. A. Evaluation of the hydrodesulfurization activity in development of catalysts for demetallization of heavy petroleum feedstock // Russ. J. Appl. Chem. 2018. V. 91. N 12. P. 2046–2051. https://doi.org/10.1134/S1070427218120170].
  13. Li H., Li M., Nie H. Tailoring the surface characteristic of alumina for preparation of highly active NiMo/Al2O3 hydrodesulfurization catalyst // Micropor. Mesopor. Mater. 2014. V. 188. P. 30–36. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.01.003
  14. Nama 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. Elsevier Ltd, 2013. V. 33. N 10. P. 2091–2098. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.03.024
  15. Голубев И. С., Решетников С. И., Дик П. П., Петров Р. В., Мик И. А., Носков А. С. Влияние температуры процесса гидроочистки дизельного топлива на сорбцию кремния на NiMo/Al2O3-катализаторе // Катализ в нефтеперераб. пром-cти. 2025. C. 90–97. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2025-3-90-97
  16. Novaes L., Resende N., Salim V., Secchi A. Modeling, simulation and kinetic parameter estimation for diesel hydrotreating // Fuel. Elsevier, 2017. V. 209. P. 184–193. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.07.092
  17. Александров П. В., Бухтиярова Г. А., Решетников С. И. Исследование влияния добавок газойля коксования к прямогонной дизельной фракции на процесс гидроочистки в присутствии CoMo/Al2O3 катализатора // ЖПХ. 2019. Т. 92. № 8. С. 993–999 [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. N 8. P. 1077–1083. https://doi.org/10.1134/S1070427219080044].
  18. Петров Р. В., Решетников С. И., Дик П. П., Голубев И. С., Носков А. С. Влияние скорости подачи дизельной фракции на удаление кремния катализатором защитного слоя // Теорет. основы хим. технологии. 2025. Т. 59. № 1. С. 77–85. https://doi.org/10.31857/S0040357125010094
  19. Дик П. П., Голубев И. С., Решетников С. И., Петров Р. В., Носков А. С. Зависимость защитных свойств катализатора гидроочистки дизельного топлива от содержания в сырье декаметилциклопентасилоксана // Нефтехимия. 2024. Т. 64. № 5. С. 464–470. https://doi.org/10.31857/S0028242124050047
  20. Reshetnikov S., Kurzina I., Livanova A., Meshcheryakov E., Isupova L. Effect of Li, Na and K modification of alumina on its physical and chemical properties and water adsorption ability // Materials. 2019. V. 12. N 24. P. 4212:1-13. https://doi.org/10.3390/ma12244212
  21. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники / Н. В. Кельцев. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1984. 592 с.
  22. Soethoudt J., Crahaij S., Conard T., Delabie A. Impact of SiO2 surface composition on trimethylsilane passivation for area-selective deposition // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. N 38. P. 11911–11918. https://doi.org/10.1039/c9tc04091a
  23. Kaur A., Chahal P., Hogan T. Selective fabrication of SiC/Si diodes by excimer laser under ambient conditions // IEEE Electron Device Lett. 2016. V. 37. N 2. P. 142–145. https://doi.org/10.1109/LED.2015.2508479
  24. Xia J., Qin Y., Wei X., Li L., Li M., Kong X., Xiong S., Cai T., Dai W., Lin C.-T., Jiang N., Fang S., Yi J., Yu J. Enhanced thermal conductivity of polymer composite by adding fishbone-like silicon carbide // Nanomaterials. 2021. V. 11. N 11. P. 2891. https://doi.org/10.3390/nano11112891

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences