Preview

Катализ в промышленности

Расширенный поиск
№ 3 (2013)
Скачать выпуск PDF

КАТАЛИЗ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

11-15 364
Аннотация

Исходя из представлений о наноразмерном мире и особенностях методологии его познания, дисперсная частица никеля рассмотрена в роли полифункциональной наноразмерной структуры, обладающей способностью управлять нанотехнологиями. В качестве примеров таких нанотехнологий рассмотрены: синтез углеродных наноразмерных продуктов (нитей, волокон и др.) через каталитическое разложение углеводородов по механизму карбидного цикла, процессы гидрирования ароматических соединений, высокоселективного гидрирования ацетилена в этилен и бутадиена в бутилен.

КАТАЛИЗ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

15-21 488
Аннотация

Изучено превращение бензолсодержащих бензиновых фракций на бифункциональной каталитической системе Pt/SO4 2––ZrO2–Al2O3 с различным химическим составом носителя. По результатам гидроизомеризации модельной смеси гептан – бензол показано, что оптимальными каталитическими свойствами обладает система, носитель которой содержит 67,8 мас.% оксида алюминия. Для бензолсодержащей фракции н.к.–85 °C (23,7 мас.% бензола) промышленного происхождения установлено, что данный катализатор дает возможность полного удаления аренов из бензолсодержащей фракции при повышении ее октанового числа на 2,2–3,3 пункта по исследовательскому методу с сохранением высокого выхода жидких продуктов – на уровне 98,7 мас.% и более.

22-27 480
Аннотация

Рассмотрена возможность реализации принципа «мультитопливности» – получения водородсодержащего газа из различных видов углеводородного сырья на одном катализаторе в близких реакционных условиях. Исследования проведены на примере реакции паровой конверсии двух типов углеводородных смесей: дизельного топлива, отвечающего нормам ГОСТ P 52368–2005 (EH 590:2004), и смеси метана и пропана, моделирующей состав попутных нефтяных газов. Выбор данных видов углеводородного сырья обусловлен их повсеместным применением в качестве топлива в энергоустановках различного типа. Эксперименты проводили в проточной каталитической установке в области температур 250–480 °С (для смеси метан –пропан) и 500–600 °С (для дизельного топлива) при давлениях 1–15 атм на никельсодержащем катализаторе НИАП-18. Показано, что данный катализатор способен обеспечить конверсию разных видов углеводородного сырья в синтез-газ и метан-водородные смеси, которые могут быть использованы в качестве топлива в энергоустановках на основе высокотемпературных топливных элементов, в искровых, дизельных и газодизельных двигателях внутреннего сгорания.

27-33 429
Аннотация

Работа продолжает цикл исследований, направленных на разработку новых подходов к регенерации закоксованных биметаллических гетерогенных систем. Проведено сравнение активности в риформинге н-гептана трех образцов промышленного катализатора риформинга Ru-125 (Pt-Re/γ-Al2O3): свежего (А), выгруженного из промышленного реактора (Б) и образца Б после его обработки озоном в сверхкритическом диоксиде углерода (В). Установлено, что образец Б существенно дезактивирован: конверсия н-гептана и выход продуктов риформинга в основном существенно ниже, чем на свежем катализаторе. После обработки его в O3/СК-CO2 значение конверсии н-гептана не только восстановилось до уровня свежего образца (А), но и превысило его в 1,2 раза. Качественный состав продуктов на образцах (А), (Б), (В) практически одинаков, однако есть изменения в количественном соотношении отдельных продуктов. Сделан вывод, что регенерация с использованием озона перспективна для дальнейшей разработки и масштабирования.

34-42 366
Аннотация

Разработана одномерная гетерогенная модель реактора синтеза Фишера–Тропша (ФТ) с фиксированным слоем катализатора в приближении изотермических гранул. Проведено моделирование процесса ФТ для лабораторного реактора. Рассмотрено влияние линейной скорости газового потока и внутреннего диаметра реакторов на тепловую устойчивость процесса. Показано, что размер реактора лимитируется возможностью возникновения «теплового взрыва» в лобовом слое катализатора. Увеличение линейной скорости газового потока увеличивает теплоотдачу и тем самым уменьшает перегрев слоя катализатора. Показано, что процесс получения твердых углеводородов возможно проводить в реакторах диаметром не более 18 мм. Максимальный перепад температуры при длине реактора 3, 4 и 6 м согласно расчетам равен 4,7, 4,2 и 3,6 °С соответственно. Степень конверсии СО при этом составляет 35,0, 34,4 и 33,9 %, соответственно. Получение жидких углеводородов в высокопроизводительном реакторе требует уменьшения внутреннего диаметра реактора до 12 мм. Максимальный перепад температуры при длине 3, 4 и 6 м составляет 9,6, 8,7 и 7,6 °С, а степень конверсии СО – 78,0, 77,4 и 76,7 % соответственно. Разработанная математическая модель позволяет оценивать параметры проектируемых реакторов и условий проведения синтеза ФТ, направленного на получение жидких или твердых углеводородов.

ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО

42-48 408
Аннотация

Проведены испытания катализатора КГС-3 в реакции селективного гидрирования метилацетилена и пропадиена, содержащихся в промышленной пиролизной пропан-пропиленовой фракции, на пилотной установке в двух последовательно расположенных адиабатических реакторах проточного типа с неподвижным слоем катализатора. Определены оптимальные технологические условия гидрирования, обеспечивающие остаточное содержание ацетиленовых и диеновых примесей не более 5 ppm: давлении в системе – 18 атм, объемная скорость подачи углеводородного сырья – 2100 ч–1, мольное соотношение водорода и суммы метилацетилена и пропадиенв в 1-м и 2-м реакторах соответственно 1,1 : 1,0 и 1,6 : 1,0, а температура – 50 и 55 °С. При этих условиях катализатор КГС-3 обеспечивает суммарную 100 %-ную конверсию метилацетилена и пропадиена с селективностью по пропилену 76,7 %. Ожидаемый межрегенерационный период работы данного катализатора – около 14 мес. Катализатор может использоваться для очистки углеводородных фракций, содержащих до 5 мас.% ацетиленовых и диеновых примесей.

48-53 331
Аннотация

С целью повышения эффективности эксплуатации катализаторов риформинга бензинов с помощью дериватографии проведен анализ структуры отложений кокса на поверхности платиновых катализаторов из реакторов нескольких промышленных установок, в том числе с различной технологией процесса (со стационарным слоем и с непрерывной регенерацией катализатора). Установлено, что коксогенные структуры, дезактивирующие катализатор, образуются при отклонении (≈ 6 %) текущей активности катализатора от оптимальной – такой, при которой соблюдается равенство скоростей образования и гидрирования промежуточных продуктов уплотнения. Непрерывный мониторинг промышленной установки с использованием разработанных ранее физико-химических моделей позволяет контролировать и регулировать технологические условия процесса, уменьшить содержание кокса на катализаторе на 1–3 мас.% и тем самым продлить срок службы катализатора на 20–30 %.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ

54-59 581
Аннотация

Синтезированы твердые растворы M0,1Zr0,18Ce0,72O2, где M – редкоземельный металл (РЗМ). Методами РФА, КРС, ПЭМ и низкотемпературной адсорбции азота исследованы структурные и текстурные характеристики полученных соединений. Показано, что введение 10 мол.% РЗМ в состав твердого раствора Zr0,2Ce0,8O2 позволяет сохранить кубическую флюоритовую структуру. При этом параметр решетки твердых растворов уменьшается с увеличением атомного номера РЗМ. По данным КР, синтезированные образцы являются нанодисперсными: размер кристаллитов диоксида церия составляет 13,3 нм, Zr0,2Ce0,8O2 – 11,2 нм, M0,1Zr0,18Ce0,72O2 – около 8 нм. Согласно  ПЭМ, средний размер частиц составляет 15 нм. Установлено, что введение РЗМ приводит к увеличению удельной поверхности и пористости, что обусловлено формированием более дефектных структур. Определена каталитическая активность синтезированных твердых растворов в реакции окисления СО в проточном реакторе при условиях: давление 0,1 МПа, температура 20–500 °С, объемная скорость 1800 ч–1, состав газовой смеси (об.%): СО – 3,6; О2 – 8,0; N2 – баланс. Наиболее активными оказались образцы с легкими РЗМ (празеодим, самарий, неодим), обладающие повышенной кислородной емкостью (OSC). Новые катализаторы представляют интерес для процессов очистки газовых выбросов автотранспорта.

БИОКАТАЛИЗ

60-66 407
Аннотация

Целью данной работы являлось исследование ферментативного гидролиза волокнистых продуктов, полученных гидротермобарической обработкой со взрывом двух видов сырья: мискантуса и плодовых оболочек овса – в реакторе высокого давления. В качестве катализатора была применена мультиэнзимная композиция из ферментных препаратов «Брюзайм BGX», «ЦеллоЛюкс-А», «Рапидаза ЦР». Установлено, что волокнистые продукты из плодовых оболочек овса характеризуются более высокой реакционной способностью к ферментации в сравнении с мискантусом: гидролиз продукта обработки плодовых оболочек овса в реакторе высокого давления приводит к максимальному выходу редуцирующих веществ – 68 % (от массы субстрата) или 95 % (от массы гидролизуемых компонентов) с обеспечением преимущественно глюкозного гидролизата. В случае продукта мискантуса, полученного в тех же условиях, выход редуцирующих веществ составляет 44 % (от массы субстрата) или 56 % (от массы гидролизуемых компонентов). С повышением давления при гидротермобарической обработке мискантуса массовая доля гемицеллюлоз в продуктах обработки уменьшается до 0,4 %, реакционная способность к ферментации продуктов обработки снижается: выход редуцирующих веществ составляет 37 % (от массы субстрата) или 55 % (от массы гидролизуемых компонентов).

67-74 402
Аннотация

Использование гетерогенных катализаторов для получения биодизеля из липидов растительного происхождения путем переэтерификации спиртами имеет ряд преимуществ по сравнению с гомогенными катализаторами. Для создания промышленных технологий данного процесса актуальной задачей является исследование кинетики процесса. Целью настоящей работы являлось исследование кинетики переэтерификации рапсового масла на гетерогенном катализаторе в условиях газообразного метанола с учетом его парциального давления, что ранее не исследовалось. Эксперименты проведены в проточном реакторе со стационарным слоем барий-алюмооксидного катализатора при температуре 200 °С и давлении метанола 0,1–2,5 МПа. Данные обработаны на основе упрощенной кинетической модели с одной необратимой
реакцией второго порядка (первого порядка по маслу и первого порядка по метанолу). Проведены ресурсные испытания катализатора, прокаленного при 700 °С.

75-81 355
Аннотация

Предложен способ предварительной подготовки низкокачественного жиросодержащего сырья для получения эфиров жирных кислот (ЭЖК), заключающийся в проведении метанолиза свободных жирных кислот, содержащихся в курином жире. В качестве катализаторов использованы новые гетерогенные сульфокислотные полимерные материалы, синтезированные с использованием в качестве наполнителя наноразмерного SiO2 (СКМ-К, СКМ-Ф-30 и СКМ-Ф-60) и лигнина (СКМ-Ф-30(Л) и СКМ-Ф-60(Л)). Проведено сравнение эффективности новых катализаторов с промышленными ионообменными смолами марок КСМ-2 и КУ-2-8 в метанолизе различного жиросодержащего сырья. Показано, что наибольший выход ЭЖК (96–97 %) достигается при использовании катализаторов СКМ-К, СКМ-Ф-30 и СКМ-Ф-30(Л), что обусловлено, видимо, их более развитой поверхностью. Определены эффективные условия проведения метанолиза: мольное соотношение куриный жир : метанол = = 1 : 7; количество катализатора – 5 % от массы жира; продолжительность реакции – 4 ч; температура 65–67 °С. Показана возможность регенерации и повторного использования гетерогенного сульфокислотного полимерного катализатора (СКМ-К) в метанолизе свободных жирных кислот.

ХРОНИКА



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


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