ПОЛУЧЕНИЕ ОСНОВ ПОЛИАЛЬФАОЛЕФИНОВЫХ МАСЕЛ ИЗ СО И Н2 ПО МЕТОДУ ФИШЕРА-ТРОПША. ЧАСТЬ 1. ОЛИГОМЕРИЗАЦИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ, ОБОГАЩЕННОЙ АЛКЕНАМИ ПО РАДИКАЛЬНОМУ МЕХАНИЗМУ
Аннотация
В настоящей работе исследован процесс олигомеризации синтетической бензиновой фракции углеводородов, обогащенной ненасыщенными углеводородами, содержащими β- и γ-олефины наряду с α-олефинами, которые образуются в значительном количестве в процессе синтеза Фишера-Тропша, для получения основы масел с использованием азо-бисизобутиронитрила в качестве радикального инициатора олигомеризации. Синтетическая бензиновая фракция получена на бифункциональном кобальтовом катализаторе при давлении 2,0 МПа, температуре 250 °С, соотношении Н2/СО на входе в реактор 1,85 и 1,70, объемной скорости газа 1000 ч-1 и диапазоне кратности циркуляции 0-16. Определено, что при температуре 200 °С, содержании инициатора 0,5 масс. % и продолжительности процесса олигомеризации 12 ч выход целевой фракции составляет ~ 24%. В составе продуктов олигомеризации исходных синтетических бензиновых фракций углеводородов присутствуют разветвленные углеводороды C19+, содержание которых составляет ~ 70 масс. %. Отношение изомерных соединений к нормальным углеводородам для продуктов олигомеризации при использовании в качестве исходного сырья фракции углеводородов С5-С10 с содержанием алкенов равным 76,0 (образец G-01) масс. % и 79,3 (образец G-02) масс. % равны 1,2 и 2,7 соответственно, что, вероятно, обусловлено различием в составе исходного сырья. В работе проведено сравнение свойств синтезированных масел из фракций синтетических углеводородов со свойствами масел ПАО-2 (кинематическая вязкость, температура застывания, плотность), производимых на территории РФ ООО «Татнефть-НКНХ-Ойл» и TAIF lubricants. Установлено, что образец G-02M имеет кинематическую вязкость при температуре 100 °С равную 1,6 сСт и температуру застывания минус 50 °С, что приближается к значениям кинематической вязкости и температуры застывания производимых ПАО-2 из α-олефинов, получаемых, как правило, олигомеризацией этилена.
Для цитирования:
Катария Я.В., Кашпарова В.П., Клушин В.А., Зубкова М.А., Яковенко Р.Е., Зубков И.Н. Получение основ полиальфаолефиновых масел из СО И Н2 по методу Фишера-Тропша. Часть 1. Олигомеризация синтетической бензиновой фракции, обогащенной алкенами по радикальному механизму. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 4. С. 73-82. DOI: 10.6060/ivkkt.20256804.7084.
Литература
Hsu C.S., Robinson P.R., Hsu C.S., Robinson P.R. Lubricant Processes and synthetic lubricants. Petrol. Sci. Technol. 2019. Р. 253-285. DOI: 10.1007/978-3-030-16275-7_13.
Wu M.M., Ho S.C., Luo S. Synthetic lubricant base stock Springer Handbook of Petroleum Technology. Springer. 2017. Р. 1043-1061. DOI: 10.1007/978-3-319-49347-3_35.
Benda R., Bullen J., Plomer A. Synthetics basics: Polyalphaolefins – base fluids for high‐performance lubri-cants. J. Synth. Lubr. 1996. V. 13. N 1. Р. 41-57. DOI: 10.1002/jsl.3000130105.
Jiang H., Yu K. Catalytic polymerization of 1-decene using a silicon-bridged metallocene system. Petrol. Sci. Technol. 2017. V. 35. N 14. P. 1451-1456. DOI: 10.1080/10916466.2017.1344706.
Nifant’ev I.E., Vinogradov A.A., Vinogradov A.A., Sedov I.V., Dorokhov V.G., Lyadov A.S., Ivchenko P.V. Structurally uniform 1-hexene, 1-octene, and 1-decene oligomers: Zirconocene/MAO-catalyzed preparation, characterization, and prospects of their use as low-viscosity low-temperature oil base stocks. Appl. Catal. A: Gen. 2018. V. 549. P. 40-50. DOI: 10.1016/j.apcata.2017.09.016.
Belov G.P. Catalytic synthesis of higher olefins from ethylene. Kataliz Promsti. 2014. N 3. P. 13-19 (in Rus-sian).
Bursian N.R., Kogan S.B. Catalytic conversion of paraffinic hydrocarbons into isoparaffins and olefins. Russ. Chem. Rev. 1989. V. 58. N 3. P. 272. DOI: 10.1070/RC1989v058 n03ABEH003439.
Dalin M.A. Higher olefins. Production and application. L.: Khimiya. 1984. 264 p. (in Russian).
Tsvetkov O.N., Maksimov A.L., Toporishcheva R.I., Kolesova G.E., Cheremiskin A.L. Cationic Oligomerization of Octene Fraction under Flow Conditions. Petrol. Chem. 2019. V. 59. Р. 1264-1268. DOI: 10.1134/S0965544119110136.
Hanifpour A., Bahri-Laleh N., Mohebbi A., Nekoomanesh-Haghighi M. Oligomerization of higher α-olefins to poly (α-olefins). Iranian Polym. J. 2022. V. 31. Р. 107-126. DOI: 10.1007/s13726-021-01011-x.
Kulikova M.V., Dement’eva O.S., Chudakova M.V., Ivantsov M.I. Influence of preparing nanoscale suspensions method on its physico-chemical and catalytic properties under the conditions of Fischer-Tropsch synthesis. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 9-10. P. 70-75 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt20186109-10.5863a.
Jiao F., Li J., Pan X., Xiao J., Li H., Ma H., Wei M., Pan, Zhou Z., Li M., Miao S., Li J., Zhu Y., Xiao D., He T., Yang J., Qi F., Fu Q., Bao X. Selective conversion of syngas to light olefins. Science. 2016. V. 351. N 6277. Р. 1065-1068. DOI: 10.1126/science.aaf1835.
Alsudani F.T., Saeed A.N., Ali N.S., Majdi H.S., Salih H.G., Albayati T.M., Saady N.M.C., Shakor Z.M. Fish-er-Tropsch Synthesis for Conversion of Methane into Liquid Hydrocarbons through Gas-to-Liquids (GTL) Pro-cess: A Review. Methane. 2023. V. 2. N 1. Р. 24-43. DOI: 10.3390/methane2010002.
Pan X., Jiao F., Miao D., Bao X. Oxide–zeolite-based composite catalyst concept that enables syngas chemistry beyond Fischer–Tropsch synthesis. Chem. Rev. 2021. V. 121. N 11. Р. 6588-6609. DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c01012.
Asalieva E.Yu., Sineva L.V., Mordkovich V.Z. Cobaltzeolite Fischer–Tropsch catalysts with different types of alumin u m metal powder. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 10. P. 44-51. DOI: 10.6060/ivkkt.20236610.12y.
Narochnyi G.B., Zubkov I.N., Savost'yanov A.P., Al-laguzin I.Kh., Lavrenov S.A., Yakovenko R.E. Bifunc-tional Cobalt Catalyst for the Synthesis of Waxy Diesel Fuel by the Fischer–Tropsch Method: From Development to Commercialization. Part 1: Selection of the Industrial Sample of the Zeolite Component HZSM-5. Catalysis Ind. 2021. V. 13. Р. 230-238. DOI: 10.1134/S2070050421030120.
Yakovenko R.E., Narochnyi G.B., Zubkov I.N., Bozhenko E.A., Kataria Y.V., Svetogorov R.D., Sa-vost’yanov A.P. Selective Synthesis of a Gasoline Frac-tion from CO and H2 on a Co-SiO2/ZSM-5/Al2O3. Catalys. 2023. V. 13. N 9. P. 1314. DOI: 10.3390/catal13091314.
Savostyanov A.P., Yakovenko R.E., Narochny G.B., Nepomnyashchikh E.V., Mitchenko S.A. Bifunctional Со/SiO2-Fe-ZSM-5-Al2O3 catalysts for synthesis of hydrocarbons of engine fractions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 8. P. 139-146 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196208.5905.
Zubkov I.N., Savost’yanov A.P., Soromotin V.N., Denisov O.D., Demchenko S.S., Yakovenko R.E. Selective Synthesis of Olefins on a Co-Al2O3/SiO2 Catalyst by the Fisher-Tropsch Method. Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. N 12. Р. 1776-1789. DOI: 10.1134/S1070427222120047.
Gorshkov A.S., Sineva L.V., Gryaznov K.O., Mitberg E.B., Mordkovich V.Z. Deactivation behaviour of bi-functional cobalt fisher–tropsch catalyst in longrun test. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 11. P. 65-70. DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.2y.
Tsvetkov O.N. Polyalphaolefin oils: chemistry, technology, application. M.: Technologiya. 2006. 192 p. (in Rus-sian).
Ray S., Rao P.V.C., Choudary N.V. Poly‐α‐olefin‐based synthetic lubricants: a short review on various synthetic routes. Lubr. Sci. 2012. V. 24. N 1. P. 23-44. DOI: 10.1002/ls.166.
Matyjaszewski K., Davis T.P. Handbook of radical polymerization. John Wiley & Sons, Inc. Publ. 2002. 922 р. DOI: 10.1002/0471220450.
Otsu T., Yoshida M. Role of initiator‐transfer agent‐terminator (iniferter) in radical polymerizations: Polymer design by organic disulfides as iniferters. Makromol. Chem. Rapid Commun. 1982. V. 3. N 2. P. 127-132. DOI: 10.1002/marc.1982.030030208.
Shafer W.D., Gnanamani M.K., Graham U.M., Yang J., Masuku C.M., Jacobs G., Davis B.H. Fischer–Tropsch: product selectivity–the fingerprint of synthetic fuels. Catalysts. 2019. V. 9. N 3. P. 259. DOI: 10.3390/catal9030259.
Kasht A., Hussain R., Ghouri M., Blank J., Elbashir N.O. Product analysis of supercritical Fischer-Tropsch synthesis: utilizing a unique on-line and offline gas chromatographs setup in a bench-scale reactor unit. Am. J. Analyt. Chem. 2019. V. 6. N 8. P. 659-676. DOI: 10.4236/ajac.2015.68064.
GOST 33-2016 Petroleum and petroleum products. Transparent and opaque liquids. Determination of kine-matic and dynamic viscosity. M.: Russian Institute of Standardization. 2021. 59 p. (in Russian).
Cowley M. Oligomerisation of alkenes by radical initiation. Org. Process Res. Dev. 2007. V. 11. N 2. P. 286-288. DOI: 10.1021/op060253y.
URL: https://tatneft-maslo.narod.ru/files/production.html (date of the application 26.02.2024).
URL: https://taif-lubricants.ru/pao/pao/ (date of the appli-cation 26.02.2024).
Makaryan I.A., Sedov I.V. Market Potential of Industrial Technologies for Production of Synthetic Bases of Motor Oils. Russ. J. Gen. Chem. 2021. V. 91. Р. 1243-1259. DOI: 10.1134/S1070363221060414.
