Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ИССЛЕДОВАНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ СИНТЕЗА УГЛЕВОДОРОДОВ С СОДЕРЖАНИЕМ БЕНТОНИТА МЕТОДОМ ТПВ

Авторы:
Город:
Новочеркасск
ВУЗ:
Дата:
11 марта 2016г.

Каталитический синтез углеводородов из оксида углерода и водорода по методу Фишера-Тропша (ФТ) в настоящее время получает все более широкое распространение в промышленных масштабах. Это связано с доступностью получения широкого спектра соединений – от моторных топлив и масел до твердых церезинов и других углеводородных фракций, с использованием в качестве сырья углеродсодержащие природные материалы – природный газ, уголь, биомассу, попутные нефтяные газы.

В качестве катализаторов для проведения процесса используют в-основном соединения железа и кобальта, нанесенные на пористые носители – оксиды кремния, алюминия, титана. Предпочтение отдается кобальту – из-за его активности, стойкости к побочным реакциям, высокой селективности по высокомолекулярным парафинам линейного строения. Из носителей наибольшее распространение получили оксиды алюминия и кремния, а также их смеси – алюмосиликаты, как искусственного, так и природного происхождения. В качестве носителей для промышленных катализаторов широко используются природные глины: диатомит, каолин и бентонит, а также их производные. Диатомит отличается высоким содержанием диоксида кремния, до 95%, бентонит - 70-75%, каолин 50-55%.

Сведения об использовании бентонита в качестве носителя катализатора синтеза углеводородов представлены в литературе достаточно ограниченно [1-2]. Например, в работе [1] исследован ряд кобальтовых катализаторов, нанесенных на оксиды алюминия, титана, бентонит и карбид кремния. Размер частиц кобальта на поверхности катализатора зависит от характера носителя и конкретной области. Установлено, что катализатор Со/бентонит способствует образованию кислородсодержащих соединений. Распределение углеводородов в продуктах реакции также зависит от применяемого носителя. Бентонит в качестве носителя стимулирует образование более тяжелых высокомолекулярных углеводородов. Катализатор на бентоните, исследованный в числе других образцов на природных и синтетических носителях [2], показал сопоставимые результаты по каталитической активности и селективности по отдельным продуктам реакции синтеза ФТ, отнесенным к величине удельной поверхности.

Химический состав, свойства и структура бентонитов различаются в зависимости от месторождения, на котором происходит их добыча [4]. Бентонит Тарасовского месторождения содержит 72-74% SiO2, 11-13% Al2O3, оксид кремния находится в нем в виде минерала монтмориллонита. Наличие изоморфных замещений, высокая удельная поверхность (до 600 - 800 м2/г) и лёгкость проникновения ионов в межпакетное пространство обуславливает значительную ёмкость катионного обмена.

Для приведения катализатора в начале эксплуатации в активное состояние в каталитическом реакторе необходимо осуществить его активацию, которая включает в себя стадию восстановления кобальта. Результатом этой стадии является получение на поверхности катализатора фазы металлического кобальта, восстановленного из оксидного состояния под воздействием водорода или другого восстановителя. Способность к восстановлению является важной характеристикой катализатора синтеза ФТ.

Известно, что катализаторы Со/SiO2 с добавкой промотора Al2O3 проявляют повышенную активность в реакции синтеза Фишера-Тропша [3]. Добавление бентонита, содержащего 11-13% Al2O3, к такому катализатору также может оказать промотирующий эффект. В настоящей работе исследовали процесс восстановления кобальтового катализатора силикатном носителе с добавкой 20% Тарасовского бентонита методом ТПВ – температурно-программированного восстановления. Для сравнения использовали образцы на носителях SiO2 и Al2O3.

Результаты представлены в виде графиков (спектров) ТПВ на Рисунке 1.



Как видно из рисунка, восстановление начинается для катализатора Co/SiO2 при 200-210°С, для Co/(SiO2+бентонит) – при 220-230°С, Co/Al2O3 при 230-240°С, т.е. с повышением концентрации алюминия температура начала восстановления увеличивается. Процесс восстановления в каждом случае проходит через 2 стадии: вначале Со3О4 превращается в СоО, а затем СоО – в металлический кобальт. Температура максимума 1 стадии составляет 290-300°С для первых двух образцов, 340-350°С – для 3-го образца. Небольшие пики на диаграммах в области высоких температур соответствуют восстановлению смешанных оксидов типа Со2SiO4 и СоAlO4. Соотношение площадей 1 и 2 пиков для образца Со/(SiO2+бентонит) близко к стехиометрическому, что свидетельствует о высокой степени восстановления и возможности промышленного применения катализатора.

 

Список литературы

1.     Bessell S. Support effects in cobalt-based Fischer-Tropsch catalysis. Applied Catalysis A: General. 1993.Vol. 96 (2). P. 253–268.

2.     Osa A.R., Lucas A., Romero A., Valverde J.L., Sánchez P. Influence of the catalytic support on the industrial Fischer–Tropsch synthetic diesel production. Catalysis Today. 2011. Vol. 176 (1). P. 298–302.

3.     Sun X., Zhang X., Zhang Y., Tsubaki N. Reversible promotional effect of SiO2 modification to Co/Al2O3 catalyst for Fischer–Tropsch synthesis. Applied Catalysis A: General. 2010. Vol. 377. P. 134–139.

4.     Пономарев В.В. Технология адсорбентов для очистки растительных масел на основе диатомита и бентонита Ростовской области. Дисс. канд. техн. наук. Новочеркасск, 2001.