Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
№ 2 (2013)
Скачать выпуск PDF

КАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

8-21 586
Аннотация

Изучены каталитические свойства Pt, PtSn и PtGe на γ-Al2O3 (γ-A), нанесенном на сферы α-Al2O3 (α-A) путем погружения их в бемитный гель, в реакции дегидрирования н-декана. Исследовано влияние олова и германия в ка-честве добавок к платине на активность и селективность катализаторов. Исследования проводились в реакциях дегидрирования циклогексана, гидрогенолиза циклопентана, а также методами температурно-программируемого восстановления (ТПВ), хемосорбции водорода, фотоэлектронной спектроскопии (электронной спектроскопии для химического анализа, ЭСХА), термогравиметрического анализа (ТГА) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Наилучшие характеристики получены с использованием катализатора Pt(0,5)Sn/γ-A/α-A; при этом отмечены слабое электронное взаимодействие между металлами, поверхностная сегрегация Sn и наличие окисленного Sn, стабилизированного на носителе. В PtGe катализаторах выявлено сильное взаимодействие между металлами, возможно образование сплава. По каталитическим свойствам изученные катализаторы сравнимы с описанными в цитируемых патентах.

22-27 356
Аннотация

Действующая на предприятиях России технология выделения изобутилена полимеризационной чистоты основана на синтезе трет-бутилового спирта (ТБС) путем гидратации изобутилена, содержащегося в сырьевых углеводородных фракциях, с последующим выделением и разложением ТБС. Гидратация изобутилена осуществляется в реакторах реакционно-экстракционного типа в присутствии формованного сульфокатионитного катализатора и противоточном режиме подачи исходных реагентов. В плане модернизации существующей технологии в статье предложен вариант осуществления процесса в проточном реакторе при соотношениях реагентов, близких к стехиометрическим. Изучена зависимость конверсии изобутилена и количества побочных продуктов (димеров, втор-бутанола) от вида исходного углеводородного сырья и параметров проведения процесса. В качестве сырья использованы изобутан-изобутиленовая (ИИФ) и бутиленизобутиленовая (БИФ) фракции. Показано, что на фракции БИФ конверсия изобутилена меньше, а концентрация побочных продуктов больше, чем на ИИФ. Предложена схема организации технологического процесса синтеза ТБС с использованием реакторов проточного и реакционно-экстракционного типа, позволяющая наращивать мощности существующего производства, при этом снизить энергозатраты процесса в целом за счет получения концентрированного раствора ТБС на выходе из проточного реактора и получать изобутилен чистотой не менее 99,99 мас.%.

КАТАЛИЗ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

28-33 293
Аннотация

В части 1 статьи было показано, что при каталитическом гидродехлорировании CCl4 в среде растворов гидроксида натрия основными продуктами кроме формиата натрия являются гексахлорэтан (ГХЭ) и перхлорэтилен. В условиях проведения процесса имеют место взаимные превращения последних. Учитывая, что потребность промышленности в перхлорэтилене значительно превосходит ее потребность в ГХЭ, в части 2 изучены закономерности каталитического гидродехлорирования ГХЭ, а также пентахлорэтана, 1,1,2,2-тетрахлорэтана, 1,1,2-трихлорэтана и 1,2-дихлорэтана. Катализатор – 1,5 мас.%. Pd на сибуните. Установлено, что с уменьшением содержания числа атомов хлора в молекуле полихлорэтана увеличивается доля реакций замещения хлора на водород; реакционная способность продуктов при этом снижается. При достаточном времени контакта конечными продуктами реакции являются этан и этилен. В интервале температур 353–393 К и парциальных давлений водорода 50–810 кПа изучена кинетика реакции каталитического гидродехлорирования ГХЭ. Показано, что единственным продуктом реакции является перхлорэтилен, т.е. превращение ГХЭ идет за счет реакции отщепления двух атомов хлора, а лимитирующей стадией процесса является растворимость продукта в водно-щелочной реакционной массе. Определен вид кинетического уравнения w = 2,1·10–6exp[–(16200 ± ± 400)/RT]СГХЭСкатР0,5, моль/(л·с). Экспериментально доказана возможность использования метода каталитического гидродехлорирования хлоруглеводородов в среде растворов гидроксида натрия для переработки хлорорганических отходов, содержащих CCl4 и полихлорэтаны.

33-38 751
Аннотация

Показана возможность использования базальтового волокна в качестве носителя медно-молибдатного катализатора окисления сажи. Методами СЭМ и РФА обнаружена неоднородность медно-молибдатного слоя, сформированного на поверхности базальтовых волокон. Нанесение на волокно полимерно-солевого геля с исходным эквимолярным соотношением Cu и Мо сопровождается выщелачиванием железа из структуры базальта, что при последующем пиролизе способствует закреплению медно-молибдатного слоя на носителе и приводит к формированию фаз Сu3Мо2О9 и FeOC-3Mo2O9, которые в процессе каталитического горения сажи разлагаются с образованием СuMoO4 и оксидов СuО и Fe2O3. Композиции 5%СuMoO4/базальтовое волокно после использования в двух циклах каталитического процесса обеспечивают стабильные параметры сгорания сажи, сопоставимые с активностью массивного образца СuMoO4 (tmax = 403 °С, η(CO2) = 97,8 %). Результаты исследования полезны при разработке способов формирования композиционных каталитических
покрытий конструкций сажевых фильтров.

ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО

39-44 503
Аннотация

Проведены опытно-промышленные испытания промотированного алюмопалладиевого катализатора СГА-2М в процессе селективного гидрирования ацетилена на промышленной этан-этиленовой фракции (ЭЭФ) в системе из двух последовательно расположенных адиабатических реакторов проточного типа. Определены оптимальные условия проведения процесса, при которых конверсия ацетилена достигает 100 % с селективностью по этилену 68,2 %: давление в системе – 21 атм, объемная скорость подачи углеводородного сырья – 1500 ч–1, концентрация монооксида углерода – 7 ppm, мольное соотношение Н2 : С2Н2 на первой и второй стадиях гидрирования составляет 1,0 : 1,0 и 1,4 : 1,0, температура сырья на входе в первый и второй реакторы – 40 и 55 °С соответственно. Оценен межрегенерационный период работы катализатора СГА-2М при оптимальных условиях: 12 мес. Катализатор СГА-2М может быть рекомендован для очистки ЭЭФ, содержащей до 2 об.% ацетилена.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ

45-51 609
Аннотация

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с использованием порошков NiO, ZrO2, MgO, Al, Ni и др. приготовлены блочные металлокерамические катализаторы для селективного окисления метана. Проведены каталитические испытания блочных образцов в проточном реакторе на смеси метан (29,6 об.%) – воздух при 800 °С. Показано, что по выходу синтез-газа (суммарная концентрация СО + Н2) СВС-катализаторы достигают уровня платиновых и платино-родиевых, а в случае состава Ni52,9ZrO29,5 превосходят их. С использованием последнего в качестве катализатора разработан опытный автотермический генератор синтез-газа производительностью 30 м3/ч. Процесс получения синтез-газа путем углекислотной конверсии метана осуществлен на порошковых СВС-катализаторах Ni3Al, модифицированных Pt. Поведены испытания образцов в проточном реакторе с фиксированным слоем катализатора объемом 1 см3, размером зерен 600–1000 мкм, при температурах 600–900 оС, объемной скорости потока (СН4 : СО2 : Не = 20 : 20 : 60 об.%) 100 см3/мин. Показана высокая активность и стабильность разработанных катализаторов конверсии природного газа в синтез-газ в условиях высокотемпературной окислительно-восстановительной среды. Выполненная работа является первой стадией на пути получения диметилового эфира, который может стать реальным конкурентом дизельному топливу.

БИОКАТАЛИЗ

52-61 341
Аннотация

В настоящее время одним из перспективных методов переработки возобновляемого сырья является пиролиз, позволяющий получать жидкие органические продукты (бионефть) из биомассы. Для получения из бионефти продуктов топливного назначения необходимо ее предварительное облагораживание. Целесообразно проводить этот процесс в две стадии, первая из которых, декарбоксилирование, позволяет снизить агрессивность (кислотность) сырья и потребление водорода на второй стадии. Для декарбоксилирования обычно используют катализаторы на основе благородных металлов. Есть также примеры применения более дешевых катализа торов на основе оксидов щелочноземельных металлов, однако их недостаточная стабильность является существенной проблемой. В настоящей работе исследованы активность катализаторов на основе MgO в реакции декарбоксилирования модельного соединения бионефти – пентановой кислоты, а также влияние модифицирующих добавок на стабильность магнийсодержащих катализаторов. Процесс проводили в инертной атмосфере при температуре 350 °С и давлении 0,50 МПа. Показано, что при увеличении температуры прокалки MgO до 1200 °С, а также при введении стабилизирующих добавок (Al2O3, SiO2 и ZrO2) дезактивация происходит главным образом за счет образования карбонатов, а не растворимых солей магния, в связи с чем такие катализаторы более перспективны с точки зрения возможности регенерации.

61-65 378
Аннотация

Гидролизом касторового масла получают рицинолевую кислоту, которая используется в медицине, ветеринарии и является сырьем для органического синтеза разнообразных ценных продуктов. Перспективным способом получения рицинолевой кислоты является ферментативный гидролиз  асторового
масла, позволяющий проводить процесс гидролиза в мягких условиях: в интервале температур 35–45 °С и без повышенного давления. В статье показана возможность ферментативного гидролиза касторового масла липазой из Candida rugosa в системах «масло – вода» без эмульгатора. Предложен способ гидролиза в отсутствие эмульгаторов, упрощающий процесс выделения целевого продукта (смеси свободных жирных кис- лот с преобладанием рицинолевой кислоты) и соответственно технологию процесса. Применяемый катализатор обеспечивает экологическую безопасность процесса. В результате экспериментального подбора условий гидролиза достигнут выход жирных кислот 47 %.

66-71 301
Аннотация

Показана возможность использования катализаторов на основе Pt/SAPO-31 для одностадийного, в отличие от промышленного двухстадийного, превращения растительного масла в компоненты низкозастывающего дизельного топлива. Изучено влияние содержания металла (0,5–2 мас.% Pt) в катализаторе на его физико-химические и каталитические свойства.  Обнаружено, что в ходе реакции вне зависимости от содержания платины происходит уменьшение активности катализаторов, что проявляется в снижении их изомеризующей способности и появлении кислородсодержащих соединений в продуктах реакции. Физико-химические свойства катализаторов Pt/SAPO-31 исследованы методами ИК-спектроскопии адсорбированного пиридина, хемосорбции водорода и просвечивающей электронной микроскопии. Показано, что ухудшение каталитических свойств обусловлено отравлением кислотных центров и снижением активной поверхности металлического компонента. Продемонстрированы возможные пути повышения стабильности работы образцов Pt/SAPO-31 в гидропревращении растительного масла.

72-79 336
Аннотация

Предложен метод утилизации рисовой шелухи (РШ), трудноперерабатываемого отхода производства рисасырца, заключающийся в карбонизации РШ в реакторе с кипящим слоем катализатора. Зольный остаток, образующийся после карбонизации при 465–600 °С представляет собой углерод-кремнеземный нанокомпозитный материал (C/SiO2) с содержанием SiO2 58,7– 81,8 вес.%, удельной поверхностью SБЭТ = 152–232 м2/г. При выщелачивании SiO2 фтористоводородной кислотой получены пористые углеродные материалы с удельной поверхностью 165–494 м2/г и содержанием SiO2 менее 1 %. Данные материалы исследованы методами МУРР, ПЭМ и рентгеновской дифракции. Впервые получена информация о размерах частиц SiO2 в углеродкремнеземных нанокомпозитах. Установлено, что повышение температуры карбонизации от 465 до 600 °С приводит к увеличению средних размеров частиц кремнезема от 5,5 до 8,1 нм. Показана перспективность развития методики определения размеров частиц кремнезема в углеродной матрице методом МУРР для целенаправленного дизайна пористых углеродных материалов с заранее заданными свойствами. Метод карбонизации РШ в кипящем слое катализатора является одним из наиболее перспективных в плане переработки РШ в C/SiO2 нанокомпозиты и пористые углеродные материалы с применением подходов темплатного синтеза.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


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