Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 17, № 2 (2017)
Скачать выпуск PDF

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАТАЛИЗА

94-101 121
Аннотация

В реакции пиролиза метана в ацетилен исследованы нанесенные катализаторы на резистивных носителях: на термостабильном металлическом сплаве – фехрале (FeCrAl), и на карборунде (карбиде кремния SiC). Для нанесения на карборунд в качестве активных компонентов были выбраны оксиды, соответствующие присутствующим на поверхности термообработанного фехралевого сплава: оксиды железа, хрома и алюминия, а также оксиды циркония и кремния. Нанесение оксидов на карборунд приводит к увеличению конверсии метана по сравнению с исходным карборундом. Максимальная селективность по ацетилену получена при использовании катализаторов ZrO2/SiC и Al2O3/SiC. Нанесение этих же оксидов на фехраль, наоборот, приводит к снижению активности и селективности по ацетилену по сравнению с исходным термообработанным фехралем. С другой стороны, нанесение оксидов на фехраль приводит к увеличению температурного интервала работы катализатора и его стабильности во времени. В случае карборунда нанесение оксидов не влияет на эти характеристики. Исследование исходных носителей – фехраля и карборунда – и носителей с нанесенными оксидами металлов показало, что высокая селективность по ацетилену коррелирует с образованием на поверхности катализатора углеродных волокон. При этом образование этих волокон происходит преимущественно на поверхности оксидов алюминия, циркония и кремния.

КАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

102-110 100
Аннотация

Изучены основные закономерности процесса парофазной дегидратации глицерина на гетерогенном катализаторе 0,5B2O3/γ-Al2O3 (БАО-1) и разработана кинетическая модель процесса на основе данных, полученных в дифференциальном реакторе. Для оценки кинетических констант, входящих в обобщенные математические модели кинетики парофазной дегидратации глицерина, был использован метод «дифференциальной эволюции», реализованный в программном продукте Mathematica 5.0. Расчетное значение энергии активации целевой реакции образования акролеина составило 50,18±0,11 кДж·моль–1. Адекватность полученных уравнений оценивали с помощью критерия Фишера. На базе предложенных кинетических уравнений определены оптимальные условия проведения процесса парофазной дегидратации глицерина (температура процесса – 330 °С, концентрация глицерина в питающем потоке – 30 %, нагрузка на катализатор –0,0338 л·гкат –1·мин–1. Полученные данные могут быть использованы при расчете укрупненных установок получения акролеина дегидратацией глицерина.

КАТАЛИЗ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

111-119 159
Аннотация

Получены никель-молибденовые и кобальт-молибденовые сульфидные ненанесенные катализаторы разложением водорастворимых биметаллических прекурсоров in situ в углеводородном сырье. Прекурсорами служили никель- и кобальтмолибденовые комплексы с лимонной, щавелевой, янтарной, глутаровой и винной кислотами. Сульфидные катализаторы охарактеризованы методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Активность катализаторов исследована в реакциях гидрирования бициклических ароматических углеводородов и гидрообессеривания дибензотиофена. Установлено влияние состава эмульсии «раствор прекурсора в углеводородном сырье» на активность формирующегося катализатора. Показано, что уже после 1 ч реакции активность достигает высоких значений. Рассмотрены реакции гидрирования моно-, ди- и триметилнафталинов, а также этилнафталина. Найдено оптимальное соотношение промотор : молибден, которое составило 0,25 : 1. Показано, что активность катализатора при рециркуляции не снижается вследствие исключения негативного влияния содержащейся в эмульсии воды, вызывающей окисление поверхности катализатора. Частицы катализатора после второго цикла реакции имеют бóльшую длину и большее число слоев MoS2 по сравнению с частицами катализатора после первого цикла. Методом РФЭС показано, что при рециркуляции уменьшается общее содержание кислорода на поверхности катализатора, возрастает доля металлов в сульфидном окружении и серы в сульфидном состоянии.

120-126 113
Аннотация

Проведено исследование влияния обработки оксида алюминия органическими кислотами (уксусная, щавелевая) на дисперсность, состав и каталитические свойства платиновых центров катализаторов риформинга. Установлено, что вследствие высокой дефектности носителя наибольшей активностью характеризуется образец Pt/Ох-Al2O3, приготовленный на основе оксида алюминия, обработанного раствором щавелевой кислоты. Установлена роль кислотного модифицирования носителя в образовании заряженных атомов платины, которые способствует увеличению активности катализатора.

127-136 152
Аннотация

Изучен процесс каталитического парового крекинга (КПК) тяжелой нефти с высоким содержанием серы (4,3 мас.%) и высококипящих фракций (>500 °С) в присутствии Mo- и Ni-содержащих нанодисперсных катализаторов в статических условиях (автоклав) при темпе- ратуре 425 °C. Для сравнения и выявления особенностей КПК проведены эксперименты по термическому и паровому крекингу, а также каталитическому крекингу без воды. Исследована зависимость состава и свойств жидких и газообразных продуктов от условий проведения процесса, природы катализатора и присутствия воды. Установлено, что применение Ni-катализатора в КПК приводит к увеличению соотношения Н : С (1,69) в жидких продуктах по сравнению с другими видами крекинга, но способствует повышению выхода кокса и газообразных продуктов, вследствие чего выход жидких продуктов снижается. При использовании Мо-катализатора в КПК получается маловязкая полусинтетическая нефть с более высоким соотношением Н : С (1,70) и самым низким содержанием серы в жидких продуктах (2,8 мас.%). Исследование твердого остатка (кокса), содержащего катализатор, методами РФА и ПЭМВР показало, что в условиях КПК никель присутствует в виде хорошо окристаллизованных наночастиц Ni9S8 размером 15–40 нм, а молибден – в виде двух фаз – MoO2 и MoS2, соотношение между которыми зависит от условий превращения тяжелой нефти. Из полученных результатов следует, что КПК является перспективным процессом для облагораживания тяжелой нефти.

137-144 213
Аннотация

Исследовано влияние каталитической добавки – магнитных ферросфер – на состав продуктов крекинга природного битума Ашальчинского месторождения, содержащего 4,6 мас.% фракций н.к.–200 °С. Реакцию проводили в автоклаве в присутствии донора водорода (вода). Показано, что добавка 10 мас.% ферросфер увеличивает деструкцию смол и выход легкокипящих фракций. Установлено, что при акватермолизе битума в сверхкритических условиях в присутствии ферросфер замедляется коксообразование. При температуре акватермолиза 500 °С с ферросферами выход фракций н.к.–360 °С увеличивается на 12,5 %, а выход газа и кокса снижается на 14,4 и 3,9 мас.% соответственно по сравнению с выходами при крекинге битума. Данные структурно-группового анализа смол и асфальтенов свидетельствуют о значительной деструкции алкильного и нафтенового обрамления при акватермолизе. Метод акватермолиза позволяет перерабатывать тяжелое углеводородное сырье, используя дешевые и эффективные добавки, которые значительно увеличивают глубину переработки сырья.

БИОКАТАЛИЗ

145-152 95
Аннотация

Целью данной работы является масштабирование полного цикла получения биоэтанола из предобработанных плодовых оболочек овса на опытном производстве. В емкостном оборудовании объемом 250 л масштабирован процесс предварительной химической обработки плодовых оболочек овса в одну стадию разбавленным раствором азотной кислоты при атмосферном давлении. Сумма гидролизуемых полисахаридов в полученном субстрате составила 87,2 %. При использовании промышленно доступных ферментных препаратов «ЦеллоЛюкс-А» и «Брюзайм BGX» и промышленного штамма дрожжей Saccharomyces сerevisiae ВКПМ Y-1693 успешно масштабирован процесс ферментативного гидролиза и спиртового брожения в емкостном оборудовании объемом 63 л, коэффициент масштабирования составил 1 : 400. Биоэтанол получен с высоким выходом – 17,9 дал/т. Опытный образец биоэтанола после ректификации по массовой концентрации альдегидов, эфиров и содержанию метанола соответствует спирту высшей очистки из пищевого сырья.

153-160 176
Аннотация

С помощью актинобактериального штамма Dietzia maris ИЭГМ 55Т исследована биодеградабельность дегидроабиетиновой кислоты (С20Н28О2, САS: 1740-19-8, абиета-8,11,13-триен-18-овая кислота) (ДАК) – токсичного трициклического дитерпеноида, аккумулирующегося в составе сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности. Выявлена выраженная устойчивость (МПК 390 мг/л) клеток Dietzia maris ИЭГМ 55Т по отношению к ДАК. Установлено, что диетции не используют ДАК в качестве единственного источника углерода и энергии, практически полное (97 %) разложение 500 мг/л ДАК в течение 7 сут достигается в условиях предварительного культивирования диетций в присутствии н-гексадекана. Изучено влияние ДАК на жизнеспособность и респираторную активность диетций. Методом определения антимикробной активности показано, что экстракты полученных метаболитов не обладают выраженной токсичностью по сравнению с таковой исходного субстрата. Полученные данные расширяют представление о каталитической активности актинобактерий и их возможном вкладе в деконтаминацию природных экосистем от экотоксикантов.

161-165 220
Аннотация

В статье представлены результаты исследований и сравнительного анализа характеристик процесса получения коммерчески значимого продукта – декстрана из сахарозы при использовании в периодических условиях клеток бактерий Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum B-5481 в суспензионном или иммобилизованном в криогель поливинилового спирта (ПВС) виде. Показано, что концентрация декстрана при использовании иммобилизованных клеток выше в 1,2 раза в сравнении со свободными клетками при одинаковых условиях процесса. Продемонстрирована высокая продуктивность процесса получения декстрана (4,2 г/(л·ч)) в периодических условиях культивирования иммобилизованных клеток наряду с их продолжительным функционированием без потери метаболической активности как минимум в течение 5 рабочих циклов. Продуктивность разработанного биокатализатора в 5 раз выше, чем клеток Weissella confusa, иммобилизованных в гель альгината кальция, и в 34 раза выше продуктивности клеток Leuconostoc mesenteroides KIBGE HA1, иммобилизованных в полиакриламидный гель. Образцы декстрана, продуцируемого иммобилизованными клетками L. mesenteroides B-5481, имеют в 2 раза меньшую молекулярную массу в сравнении с полимером, продуцируемым свободными клетками, что расширяет спектр возможного применения полисахарида без его дополнительного гидролиза.

166-170 103
Аннотация

В статье представлены результаты исследований и сравнительного анализа высококонцентрированных популяций клеток Aureobasidium pullulans Y-4137 в свободном и иммобилизованном виде в биокаталитических процессах получения пуллулана в глюкозосодержащих средах. Продемонстрирована возможность эффективного использования разработанного биокатализатора в виде иммобилизованных клеток и определены характеристики процесса получения пуллулана под действием этого биокатализатора из гидролизатов различных источников возобновляемого сырья (клубней топинамбура, древесины осины, биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris, картофельной мезги). Установлено, что клетки A. pullulans, включенные в криогель поливинилового спирта (ПВС), потребляют глюкозу в 1,5 раза быстрее и накапливают в среде целевой полисахарид в концентрации, которая в 1,7 раза выше, чем характерная для свободных клеток. При этом иммобилизованные клетки способны функционировать в течение как минимум 15 рабочих циклов с минимальным (не более 10 %) снижением метаболической активности. Анализ полученных данных подтверждает, что иммобилизация клеток в криогель ПВС для получения пуллулана позволяет сократить более чем в 1,4 раза длительность рабочих циклов в аналогичных процессах при достижении соизмеримого выхода конечного продукта.

ХРОНИКА



ISSN 1816-0387 (Print)
ISSN 2413-6476 (Online)