Способ получения углеродного носителя катализатора
Владельцы патента RU 2306976:
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (RU)
Изобретение относится к области пористых углеродных материалов и более точно к углеродным носителям для катализаторов и сорбентам. Описан способ получения углеродного носителя катализатора путем обработки сажи углеводородным газом при нагревании и перемешивании до увеличения массы материала в 2÷2,5 раза с последующим окислением образовавшегося уплотненного материала, причем в качестве углеводородного газа используют газ электрокрекинга жидких углеводородов и обработку ведут при температуре 400-650°С. Технический эффект - упрощение технологии. 1 табл.
Изобретение относится к области пористых углеродных материалов, которые используются в процессах гидроочистки, гидрирования углеводородов и синтеза углеводородов по Фишеру-Тропшу.
Интенсивное развитие исследований по созданию новых высокоэффективных процессов катализа и адсорбции требует расширения номенклатуры пористых носителей, в том числе углеродных носителей, обладающих высокой сорбирующей способностью.
Известны углеродные носители [Авторское свидетельство СССР 1352707 A1, B01J 37/10, 35/10, 21/18. Опубл. 10.07.1996], получаемые уплотнением сажи пироуглеродом, образующимся при разложении углеводородов, и последующей обработкой сформировавшегося материала паровоздушной смесью.
Недостатком этих методов является невысокая стабильность по отношению к физико-механическому воздействию.
Наиболее близким техническим решением по достигаемому эффекту является [Авторское свидетельство СССР 1453682 A1, В01J 37/08, 21/18, 32/00. Опубл. 10.09.1996]. Согласно ему углеродный материал получают путем обработки сажи пропан-бутановой газовой смесью при перемешивании и температуре 750-1200°С до образования уплотненного углеродного материала с последующей его обработкой паровоздушной смесью.
Недостатком этого метода является достаточно высокие температуры разложения углеводородного газа.
Техническим результатом изобретения является снижение температуры разложения углеводородного газа, что приведет к сокращению затрат на получение углеродного носителя.
Данный технический результат достигается тем, что уплотнение сажи осуществляется при температурах 400-650°С за счет разложения подаваемого на смешение с ней газа электрокрекинга жидких углеводородов, состав которого, об.%: Н2 - 60-80, СН4 - 1-5, С2Н6 - 0,15-0,5, С2Н4 - 1-16, С3Н6 - 0,2-1, С2Н2 - 10-24. Более подробная информация о разложении углеводородов в электрической дуге и составе образующегося газа приведена в [редактор Драгунов Э.С. Химические реакции органических продуктов в электрических разрядах. М.: Наука, 1966, 199 с.]. Уплотненный до увеличения массы образца в 2-2,5 раза материал далее подвергался окислению.
Примеры, иллюстрирующие изобретение.
Пример 1.
В кварцевый реактор диаметром 20 мм загружают ˜0,5 г сажи с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2/г.Реактор продувают инертным газом и нагревают до температуры 650°С. По достижении указанной температуры, при непрерывном перемешивании, в реактор подают газ электрокрекинга жидких углеводородов с расходом 150 мл/мин. Подача газа осуществляется до увеличения массы образца в 2 раза за счет термического разложение углеводородов газа. После этого полученный материал подвергают окислению. Окисление продолжается до тех пор, пока убыль массы (степень окисления) не составит 50%. Выходные показатели процесса представлены в таблице.
Пример 2.
В кварцевый реактор диаметром 20 мм загружают ˜0,5 г сажи с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2/г. Реактор продувают инертным газом и нагревают до температуры 500°С. По достижении указанной температуры, при непрерывном перемешивании, в реактор подают газ электрокрекинга жидких углеводородов с расходом 150 мл/мин. Подача газа осуществляется до увеличения массы образца в 2,2 раза за счет термического разложения углеводородов газа. Окисление продолжается до тех пор, пока степень окисления не составит 50%. Выходные показатели процесса представлены в таблице.
Пример 3.
В кварцевый реактор диаметром 20 мм загружают ˜0,5 г сажи с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2/г. Реактор продувают инертным газом и нагревают до температуры 400°С. По достижении указанной температуры, при непрерывном перемешивании, в реактор подают газ электрокрекинга жидких углеводородов с расходом 150 мл/мин. Подача газа осуществляется до увеличения массы образца в 2,5 раза за счет термического разложения углеводородов газа. После этого полученный материал подвергают окислению. Окисление продолжается до тех пор, пока степень окисления не составит 50%. Выходные показатели процесса представлены в таблице.
Пример 4.
Углеродный носитель получали по методике примера 1. Отличия: температура уплотнения сажи - 300°С. Выходные показатели процесса представлены в таблице.
Пример 5.
Углеродный носитель получали по методике примера 2. Отличия: температура уплотнения сажи - 700°С. Выходные показатели процесса представлены в таблице.
Пример 6.
Углеродный носитель получали по методике примера 1. Отличия: в качестве углеводородного газа использовалась смесь, содержащая 50 об.% пропана и 50 об.% бутана. Выходные показатели процесса представлены в таблице.
Стабильность полученного носителя к физико-механическому воздействию определялась по его способности сорбировать метиловый оранжевый из водного раствора. Физико-механическому воздействию носители подвергали по примеру прототипа. Полученные результаты представлены таблице.
| Таблица Выходные показатели стадии уплотнения при получении углеродного носителя | |||||
| Углеродный материал | Уплотнение исходного материала | Сорбционная активность, мг/г | |||
| Конверсия ацетилена, % | Выход углерода, г/л | До физико-механического воздействия | После физико-механического воздействия | Потеря сорбционной активности, % | |
| Прототип | - | - | ˜100 | не определялась | - |
| По примеру 1 | 100 | 0,27 | 140 | 135 | 3,6 |
| По примеру 2 | 100 | 0,23 | 132 | 125 | 5,3 |
| По примеру 3 | 89 | 0,15 | 125 | 115 | 8,0 |
| По примеру 4 | 10 | 0,05 | 120 | 109 | 9,2 |
| По примеру 5 | 100 | 0,27 | 140 | 136 | 2,9 |
| По примеру 6 | - | 0,17 | 129 | 118 | 8,5 |
Из представленных данных видно, что использование газа электрокрекинга жидких углеводородов позволяет существенно понизить температуру процесса уплотнения сажи при сохранении стабильности образца к физико-механическому воздействию.
Способ получения углеродного носителя катализатора путем обработки сажи углеводородным газом при нагревании и перемешивании до увеличения массы материала в 2÷2,5 раза с последующим окислением образовавшегося материала, отличающийся тем, что в качестве углеводородного газа используют газ электрокренинга жидких углеводородов и обработку ведут при температуре 400-650°С.
