АКТИВНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 88 АКТИВНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 1Зинатдинов А.М., 2Махманов Д.М. 1,2,СОВМЕСТНЫЙ БЕЛОРУССКО-УЗБЕКСКИЙ МЕЖОТРАСЛЕВОЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ КВАЛИФИКАЦИЙ В ГОРОДЕ ТАШКЕНТЕ Аннотация. В статье анализируются активность и стабильность катализаторов, используемых в процессе гидроочистки нефтепродуктов, и их роль в снижении воздействия на окружающую среду. Ключевые слова: гидроочистка, катализатор, активность, стабильность, нефть, экологическая безопасность, окружающая среда. Аннотация. Мақолада нефт маҳсулотларини гидротозалаш жараёнида қўлланиладиган катализаторларнинг фаоллиги ва барқарорлиги уларнинг атроф-муҳитга таъсирини камайтиришдаги роли таҳлил қилинган. Калит сўзлар: гидротозалаш, катализатор, фаоллик, барқарорлик, мой, экологик хавфсизлик, атроф-муҳит.. Abstract. The article analyzes the activity and stability of catalysts used in the process of petroleum product hydrotreating and their role in reducing environmental impact. Keywords: hydrotreating, catalyst, activity, stability, oil, environmental safety, environment. Введение. Научно-техническая революция инициировала в XX-столетии быстрый рост промышленности и транспорта, что, в свою очередь, привело к резкому ухудшению экологической обстановки во многих районах мира. Одним из многочисленных источников загрязнения окружающей среды и атмосферы является недостаточно очищенное от серы и других примесей дистиллятное топливо [1]. В середине XX-го века в промышленноразвитых странах были приняты меры по ограничению содержания серы в дизельном топливе. Это привело к созданию крупных мощностей гидроочистки дистиллятного топлива. Для производства аналогичного топлива с содержанием серы 0,2–0,3% масс. в США, Японии и европейских странах были введены в эксплуатацию сотни крупных установок гидроочистки. Однако в настоящее время эти нормы уже недостаточны, и к концу прошедшего тысячелетия требования к качеству топлива существенно ужесточились [2]. Материалы и методы. В последние десятилетия наблюдается рост потребности в экологически чистых топливах с низким содержанием серы и других вредных примесей. Одним из наиболее эффективных методов достижения таких характеристик является гидроочистка, осуществляемая с использованием специальных катализаторов. Эти катализаторы подвергаются воздействию высоких температур, давления и агрессивных химических соединений, что требует от них высокой устойчивости и стабильности. Активность катализаторов, используемых в гидроочистке, определяется несколькими ключевыми факторами, такими как состав активного компонента (например, молибден, никель, кобальт) и носителя (оксид алюминия, цеолит), а также их поверхность и THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 89 пористость. Наибольшая эффективность катализаторов наблюдается при высоком содержании активных металлов и оптимальной площади поверхности. Стабильность катализаторов в процессе гидроочистки напрямую связана с их способностью сохранять структуру и активность в условиях длительной эксплуатации. Важным аспектом является их способность к регенерации, что позволяет значительно продлить срок службы катализаторов. При этом катализаторы, состоящие из высокоактивных металлов, как правило, более устойчивы к деактивации, но могут подвергаться значительному окислению и загрязнению. Отправной точкой проводимых исследований являлось сопоставление активности промышленных образцов катализаторов АКМ и АНМС, которые находятся в распоряжении компании "Юнионойл Компани оф Калифорния" (США), а именно катализаторов Н-6797 (Туре 21) и НОР-463, а также цеолитсодержащего катализатора гидроочистки ГО-70 (Россия). В исследование были также включены лабораторные образцы катализаторов АНМ и АНМС, а именно ХАМ-2 и ХАМ-3. Характеристика зарубежных катализаторов гидроочистки представлена в таблице 1. Результаты сравнительных испытаний промышленных катализаторов гидроочистки приведены в таблице 2. № Наименование, тип, марка катализаторов Насыпной вес, г/мл Содержание в катализаторе, % масс. Удельная поверхность, м²·г⁻¹ Примечание 1 Н-6797 тип 21 (США, «ЮнионОйл оф Калифорния») 0,75 СоО — 0,8, МоО₃ — 15,9, NiO — 9,5, SiO₂ — 4,0, P₂O₅ — 3,5 187 Si и P₂O₅ определены аналитически 2 НОР-463 (Япония) 0,70 СоО — 3,01, МоО₃ — 14,6, P₂O₅ — 4,58 220 Si и P₂O₅ определены аналитически 3 Алюмо–кобальт– молибден (АКМ) (Россия) 0,78 СоО — 4,5, МоО₃ — 12,5 164 FeO— 0,21%, NaO — 0,1% 4 Алюмо-никельмолибден (АНМ) (Россия) 0,64 СоО — 12,5, МоО₃ — 4,25 234 FeO— 0,21%, NaO — 0,1% 5 Алюмо-никельмолибденсиликатный (АНМС) (Россия) 0,72 СоО — 12,6, МоО₃ — 4,9, P₂O₅ — 7,7 242 FeO— 0,21%, NaO — 0,1% 6 BASF M 880 0,65 СоО — 4,8, МоО₃ — 10,6 315 - 7 Harshow 400 T/E 0,65 СоО — 4,8, МоО₃ — 10,6 309 - 8 ГО-70 (Россия) 0,77 СоО — 4-5, МоО₃ — 12-15 Na₂O — 0,08%, Fe₂O₃ — 0,08% THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 90 № Катализ атор Условия предварительной обработки катализатора Удель ная поверх ность, м²/г Актив ность катали затора, % масс. Состав коксовых отложений Конвер сия тиофена Гидрир ование 1 Al-NiMo-Si Прокалка: - Осернение: - 242 31,5 С-0,127%, S-0,012% 0,42 0,28 2 Al-NiMo-Si Прокалка: - , Осернение: - 242 16,2 С-0,108%, S0,031% 0,88 0,42 3 Al-Co-Mo Прокалка: - , Осернение: - 164 31,2 С-0,135%, S -0,020% 0,55 2,24 4 Al-Co-Mo Прокалка: - , Осернение: - 164 20,3 С-0,145%, S - 0,040% 0,53 2,07 5 ГО-70 Прокалка: 580-590°C , Осернение: 12 ч 250 51,0 С-0,232%, S - 0,017% 0,75 3,80 6 ГО-70 Прокалка: 580-590°C , Осернение: 12 ч 250 21,0 С-0,136%, S -0,037% - - 7 Harshaw Прокалка: - , Осернение: - 220 42,0 С-0,205%, S-0,034% 0,27 0,53 8 Harshaw Прокалка: - , Осернение: - 220 39,0 С-0,176%, S - 0,026% 0,76 0,35 9 BASF Прокалка: - , Осернение: - 315 29,0 С-0,137%, S - 0,013% 0,98 2,15 10 НОР-463 Прокалка: - , Осернение: - 192 37,4 С-0,147%, S0,023% - - 11 НОР-463 Прокалка: - , Осернение: - 192 36,0 С-0,180%, S -0,018% 0,84 1,75 12 Н-6797 №21 Прокалка: - , Осернение: - 187 63,5 С-0,272%, S -0,022% 1,08 3,01 13 Н-6797 №21 Прокалка: - , Осернение: - 187 40,3 С-0,185%, S - 0,017% 1,68 0,84 14 ХАМ-2 Прокалка: 620°C Воздух:10ч, Осернение: - 234 24,0 С-0,124%, S0,030% 1,59 1,56 15 ХАМ-2 Прокалка: 620°C Воздух:10ч, Осернение: - 234 16,4 С-0,098%, S - 0,029% 0,88 1,60 THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 91 16 ХАМ-3 Прокалка: 620°C Воздух:10ч, Осернение: - 213 16,2 С-0,141%, S - 0,028% 1,57 2,13 Результаты и обсуждение Из приведенных данных очевидно, что катализаторы АКМ и АНМС, а также их лабораторные аналоги (образцы ХАМ-2 и ХАМ-3) характеризуются примерно одинаковой активностью при испытаниях как без предварительного осернения, так и с предварительным осернением газовой смесью водород-сероводород. Величина конверсии тиофена на указанных катализаторах при весовой скорости его подачи 2 час⁻¹ составила 16,0-20,3% без осернения и 31,0-31,5% с осернением, соответственно. Некоторое исключение представляет катализатор ГО-70. На данном катализаторе величина конверсии тиофена при испытаниях без предварительного осернения лишь немного отличается от конверсии на катализаторах АКМ, АНМ и АНМС и составляет 21,0%. Однако при испытаниях предварительно осерненного образца катализатора конверсия резко возрастает до 51,0%, приближаясь к уровню конверсии на некоторых зарубежных образцах катализаторов. Образцы катализаторов зарубежных фирм можно разделить на две группы по их активности. К первой группе с средней активностью относятся катализаторы фирм БАСФ, Харшау и НОР-463, конверсия тиофена на которых составляет 29,0-39,0% без предварительного осернения и 37,4-42,0% после сульфидирования. Ко второй группе высокоактивных катализаторов относится образец "Юниолойл" Н-6797 Туре 21, для которого конверсия тиофена без предварительного осернения составила 37,7-42,5%, а после осернения — 56,9-63,5%. Привлекает внимание тот факт, что различные катализаторы по-разному реагируют на предварительное осернение газовой смесью водород-сероводород. Катализаторы АКМ и АНМС после предварительного осернения повышают свою активность в 1,5-2 раза, катализатор ГО-70 — в 2,5 раза. Катализаторы "Харшау" и НОР-463 практически не изменяют своей активности после предварительного осернения, а катализаторы "Юнионойл" Н-6797 Туре 21 повышают активность примерно на 50%. Причины различной реакции катализаторов на предварительное осернение при схожем компонентном составе и суммарном содержании активных компонентов (см. таблицу 1) могут быть связаны с различием фазового состава композиций, включающих активные компоненты и носитель оксидов алюминия с различной реакционной способностью фаз, составляющих каталитическую композицию.Как показано дериватографическими исследованиями [5] и подтверждено данными, приведёнными в Таблице 2, результаты сравнительных испытаний промышленных катализаторов гидроочистки зависят от условий их предварительной обработки и состава. Данные из таблицы показывают, что активность катализаторов, таких как АКМ и АНМС, как при испытаниях без предварительного осернения сероводородом, так и после осернения, значительно возрастает при реакции гидрогенолиза тиофена. Заключение Полученные данные свидетельствуют о том, что активность промышленных катализаторов гидроочистки — алюмокобальтмолибденовых (АКМ) и алюмоникельмолибденсиликатных (АНМС) — возрастает примерно в два раза как при испытаниях без предварительного осернения сероводородом, так и после него. Повышение THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 92 активности данных катализаторов способствует более эффективному удалению сернистых соединений из углеводородного сырья, что, в свою очередь, снижает выбросы серосодержащих загрязнителей в атмосферу. Таким образом, применение катализаторов АКМ и АНМС не только повышает эффективность процессов гидроочистки, но и оказывает положительное влияние на охрану окружающей среды, способствуя снижению уровня загрязнения воздуха и улучшению экологической обстановки. ЛИТЕРАТУРА 1. Акимова Н.С., Морозов В.П., Ларионов С.Е. Развитие катализаторов гидроочистки в условиях современных требований к экологии. — М.: Экономика и экология, 2023. — С. 110-118. 2. Карпова Н.А., Соловьева И.В., Трофимова М.И. Современные методы катализатора гидроочистки // Химия и технология топлива. — М.: Технология, 2011. — № 7. — С. 112-118. 3. Лебедев Ю.П., Шубина Т.А. Катализаторы для гидрогенизации углеводородов: теоретические аспекты и практика. — СПб.: Политехника, 2023. — С. 87-95. 4. Махманов Д.М.,Юльчибоев А.А.. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук, Ташкент, 2011. — С. 32. 5. Иванов И.В., Карташов В.П., Михайлова А.Б. Применение катализаторов для гидроочистки в нефтехимической промышленности. — М.: Научная книга, 2022. — С. 103-114.