Способ получения углеродного носителя для катализаторов
Владельцы патента RU 2348456:
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (RU)
Изобретение относится к получению углеродных материалов и может найти применение в нефтехимической и химической промышленности для получения углеродных носителей катализаторов. Предложенный способ получения носителя основан на том, что в качестве исходного сырья для получения носителя применяют сажевую пасту и газ, образующиеся при электрокрекинге жидких органических продуктов. Сажевая паста представляет собой смесь сажи и абсорбированных на ее поверхности высокомолекулярных органических соединений. Газ электрокрекинга содержит водород, ацетилен, алканы C1-C4, алкены С2-С4. Сажевую пасту загружают в сушильный аппарат и подвергают сушке при температуре 130-150°С в атмосфере воздуха в течение 160-180 минут, гранулируют, загружают в реактор и выдерживают при температуре 750-850°С в атмосфере инертного газа 100-120 минут, затем снижают температуру до 450-550°С и обрабатывают газом электрокрекинга. Полученный уплотненный материал обрабатывают окисляющим агентом (паровоздушная смесь, диоксид углерода). Для этого прекращают подачу в реактор газа электрокрекинга, повышают температуру в реакторе до 750-900°С и после этого начинают подавать окисляющий агент до снижения массы образца на 7-60%. Изобретение позволяет получить материал с увеличенной адсорбционной поверхностью. 1 табл.
Изобретение относится к получению углеродных материалов и может найти применение в нефтехимической и химической промышленности для получения углеродных носителей катализаторов.
Известен способ получения углеродного материала [Авторское свидетельство СССР №1453682 A1, B01J 37/08, 21/18, 32/00, опубл. 10.09.1996]. Недостатком метода является высокая температура разложения углеводородного газа.
Наиболее близким к заявляемому является [патент RU №2306976 C1, B01J 21/18, 2007 г.]. Получение углеродного носителя катализатора проводится следующим образом: сажу обрабатывали углеводородным газом при нагревании и перемешивании при температуре 400-650°С до увеличения массы в 2-2,5 раза с последующим окислением образовавшегося уплотненного материала паровоздушной смесью до снижения веса до 50%. В качестве углеводородного газа использовался газ электрокрекинга жидких углеводородов.
Недостатком указанного метода является получение носителя катализатора с невысокой удельной адсорбционной поверхностью.
Техническим результатом изобретения является увеличение удельной адсорбционной поверхности углеродного носителя катализатора.
Данный технический результат достигается тем, что в качестве исходного сырья для получения носителя применяют сажевую пасту (смесь сажи и абсорбированных на ее поверхности высокомолекулярных органических соединений) и газ (содержит до 65% об. водорода, до 30% об. ацетилена и суммарно до 10% об. алканов C1-C4, алкенов С2-С4 [Песин О.Ю. Исследование разложения органических продуктов в расплавленных средах и электрических разрядах и разработка на их основе процессов получения низших олефинов и ацетилена: Дис. докт. техн. наук. М.: МИТХТ, 1980. 535 с.]), образующиеся при электрокрекинге жидких органических продуктов. Сажевую пасту загружают в сушильный аппарат и подвергают сушке при температуре 130-150°С в атмосфере воздуха в течение 160-180 мин. После этого пасту гранулируют, загружают в реактор и выдерживают при температуре 750-850°С в атмосфере инертного газа 100-120 минут. Затем снижают температуру до 450-550°С и по ее достижении в реакторе обрабатывают при перемешивании газом электрокрекинга. В результате термического разложения углеводородов газа происходит образование уплотненного материала, увеличение массы образца составляет 100-300%. Далее уплотненный материал обрабатывают окисляющим агентом (паровоздушная смесь, диоксид углерода). Для этого прекращают подачу в реактор газа электрокрекинга, повышают температуру в реакторе до 750-900°С и после этого начинают подавать окисляющий агент до снижения массы образца на 7-60%.
Примеры, иллюстрирующие изобретение.
Пример 1.
10 г сажевой пасты загружают в сушильный аппарат и подвергают сушке при температуре 130°С в атмосфере воздуха в течение 180 мин. Подсушенную пасту гранулируют и загружают в реактор с внутренним диаметром 90 мм. Далее выдерживают в атмосфере инертного газа при 750°С в течение 120 минут, снижают температуру до 450°С и по ее достижении при перемешивании обрабатывают газом электрогрекинга. Получение уплотненного материала осуществляется до увеличения массы образца на 100%. Обработка паровоздушной смесью уплотненного материала проводится при температуре 750°С до снижения массы на 30%. Удельная адсорбционная поверхность материала составила 580 м2/г.
Пример 2.
10 г сажевой пасты загружают в сушильный аппарат и подвергают сушке при температуре 150°С в атмосфере воздуха в течение 170 мин. Подсушенную пасту гранулируют и загружают в реактор с внутренним диаметром 90 мм. Далее выдерживают в атмосфере инертного газа при 800°С в течение 100 минут, снижают температуру до 550°С и по ее достижении при перемешивании обрабатывают газом электрогрекинга. Получение уплотненного материала осуществляется до увеличения массы образца на 220%. Обработка паровоздушной смесью уплотненного материала проводилась при температуре 900°С до снижения массы на 60%. Удельная адсорбционная поверхность полученного углеродного носителя для катализаторов составила 620 м2/г.
Пример 3.
10 г сажевой пасты загружают в сушильный аппарат и подвергают сушке при температуре 140°С в атмосфере воздуха в течение 160 мин. Подсушенную пасту гранулируют и загружают в реактор с внутренним диаметром 90 мм. Далее выдерживают в атмосфере инертного газа при 850°С в течение 110 минут, снижают температуру до 500°С и по ее достижении при перемешивании обрабатывают газом электрогрекинга. Получение уплотненного материала осуществлялось до увеличения массы образца на 300%. Обработка паровоздушной смесью уплотненного материала проводилось при температуре 800°С до снижения массы на 60%. Удельная адсорбционная поверхность полученного углеродного носителя для катализаторов составила 680 м2/г.
Пример 21.
10 г сажи с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2/г загружают в реактор с внутренним диаметром 90 мм. Реактор продувают инертным газом и нагревают до 650°С. По достижении указанной температуры, при непрерывном перемешивании, в реактор подают газ электрокрекинга жидких углеводородов. Подача газа осуществляется до прироста массы образца на 100%. После этого полученный материал подвергают окислению паровоздушной смесью до снижения веса на 50%. Удельная адсорбционная поверхность полученного углеродного носителя для катализаторов составила 420 м2/г.
Другие условия получения носителя и значение его удельной адсорбционной поверхности представлены в таблице.
Из сопоставительного анализа таблиц видно, что использование для получения носителей катализаторов пасты и газа электрокрекинга позволяет получать материал с удельной адсорбционной поверхностью в 1,5 раза большей, чем у прототипа. Для получения носителя катализатора используется паста и газ, образующиеся при электрокрекинге отходов химических и нефтехимических производств, что позволяет более рационально использовать ценное органическое сырье и решать экологические проблемы.
Таблица. Условия получения носителя и его удельная адсорбционная поверхность. | ||||||||||
№ | Исходное сырье | Условия сушки сажевой пасты | Условия выдерживания сажевой пасты в инерте | Условия уплотнения | Условия воздействия окисляющего агента | Удельная поверхность материала, м2/г | ||||
Температура, °С | Время, мин | Температура, °С | Время, мин | Температура, °С | Увеличение массы, % | Температура, °С | Уменьшение массы, % | |||
1 | Сажевая паста | 130 | 180 | 750 | 120 | 450 | 100 | 750 | 30 | 580 |
2 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 220 | 900 | 60 | 620 | |
3 | 140 | 160 | 850 | 110 | 500 | 300 | 800 | 60 | 680 | |
4 | 110 | 170 | Грануляция пасты не возможна | |||||||
5 | 160 | 170 | ||||||||
6 | 150 | 140 | ||||||||
7 | 150 | 200 | ||||||||
8 | 150 | 170 | 900 | 100 | 550 | 220 | 900 | 60 | 390 | |
9 | 150 | 170 | 700 | 100 | 550 | 220 | 900 | 60 | 410 | |
10 | 150 | 170 | 800 | 90 | 550 | 220 | 900 | 60 | 400 | |
11 | 150 | 170 | 800 | 150 | 550 | 220 | 900 | 60 | 410 | |
12 | 150 | 170 | 800 | 100 | 650 | 220 | 900 | 60 | 350 | |
13 | 150 | 170 | 800 | 100 | 400 | Уплотнение материала не происходит | ||||
14 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 90 | 900 | 60 | 400 | |
15 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 320 | 900 | 60 | 360 | |
16 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 220 | 700 | 60 | 320 | |
17 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 220 | 950 | 60 | 270 | |
18 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 220 | 900 | 5 | 110 | |
19 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | 220 | 900 | 70 | 200 | |
20 | 150 | 170 | 800 | 100 | 550 | Уплотнение материала не происходит | ||||
21 | Сажа | Стадии отсутствуют | 650 | 100 | 650 | 50 | 420 |
Способ получения углеродного носителя катализатора, включающий обработку при перемешивании сажесодержащего материала при 450-550°С углеводородсодержащим газом электрокрекинга жидких органических продуктов до образования уплотненного материала с увеличением массы материала на 100-300% и окисление уплотненного материала паровоздушной смесью до снижения массы материала, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют сажевую пасту электрокрекинга жидких органических продуктов, которую предварительно высушивают на воздухе при 130-150°С в течение 160-180 мин, подвергают гранулированию и выдерживают в атмосфере инертного газа при 750-850°С в течение 100-120 мин, а окисление уплотненного материала производят до уменьшения массы на 7-60%,