NICKEL PASSIVATION BY BORON-CONTAINING COMPOUNDS IN THE PROCESS OF CRACKING HYDROCARBON FEEDSTOCK

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Experiments on nickel passivation with a boron-containing additive in the process of catalytic cracking of hydrotreated vacuum gas oil were conducted on a pilot unit. The effect of nickel passivation on the group composition of cracking gasoline was studied. The effect of the precipitation of a boron-containing passivator from the feedstock on the characteristics of the catalytic cracking process was shown. It was found that the oil-soluble boron-containing passivator is active in the process of nickel deactivation on the catalyst under catalytic cracking conditions when the additive is fed to the unit together with the hydrocarbon feedstock.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. Shakirov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2029-693X
Russian Federation, Moscow, 119991

V. Atlasov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: vavatlas@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-1450-3947
Russian Federation, Moscow, 119991

S. Kardashev

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry

Email: chemus6@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1818-7697
Russian Federation, Moscow, 119991

S. Lysenko

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry

Email: ser.v.lysenko@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-7826-2811
Russian Federation, Moscow, 119991

K. Dement'ev

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: kdementev@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-8102-8624
Russian Federation, Moscow, 119991

R. Borisov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: borisov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-8203-7055
Russian Federation, Moscow, 119991

N. Sinikova

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry

Email: 7422990@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7196-0082
Russian Federation, Moscow, 119991

S. Egazar`yants

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry

Email: egaz@petrol.chem.msu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9160-4050
Russian Federation, Moscow, 119991

A. L. Maksimov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry; A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: max@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950

член-корреспондент РАН, директор 

Russian Federation, Moscow, 119991; Moscow, 119991

E. Karakhanov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry

Author for correspondence.
Email: kar@petrol.chem.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4727-954X
Russian Federation, Moscow, 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. Рис. 1. Профили термопрограммируемой десорбции аммиака катализаторов крекинга: eq – равновесный катализатор, 3Ni-eq – катализатор после дезактивации 3470 ppm Ni; далее катализаторы после осаждения пассиватора в процессе крекинга в количестве: 3Ni-1.6B-eq – 1640 ppm B, 3Ni-2B-eq – 1970 ppm B, 3Ni-4B-eq – 3780 ppm B.

Download (85KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. Кривые температурно-программируемого восстановления водородом катализаторов крекинга: eq – равновесный катализатор, 3Ni-eq – катализатор после дезактивации 3470 ppm Ni; далее катализаторы после осаждения пассиватора в процессе крекинга в количестве: 3Ni-2B-eq – 1970 ppm B, 3Ni-4B-eq – 3780 ppm B.

Download (125KB)
Indexing metadata
4. Рисунок 3. Характеристики процесса каталитического крекинга гидроочищенного вакуумного газойля на пилотной установке (а) и МАТ-установке (б) в присутствии катализатора после дезактивации 3470 ppm никеля и после пассивации 3470 ppm Ni борсодержащими соединениями в количествах 2300 ppm в пересчете на бор

Download (179KB)
Indexing metadata
5. Рисунок 4. Зависимость содержания бора на катализаторе от количества поданного сырья в установку.

Download (144KB)
Indexing metadata
6. Рисунок 5. Групповой состав бензиновых фракции, полученных в результате крекинга гидроочищенный вакуумного газойля ГВГ-2 в присутствии катализатора после накопления пассиватора до уровня 1020, 1640, 1970 и 3780 ppm бора.

Download (170KB)
Indexing metadata
7. Рисунок 6. Содержание нафталинов, инденов, инданов, тетралинов, диенов, бензола, бутил- и пропилбензолов в бензиновых фракции, полученных в результате крекинга гидроочищенный вакуумного газойля ГВГ-2 в присутствии катализатора после накопления пассиватора до уровня 1020, 1640, 1970 и 3780 ppm бора.

Download (149KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».