Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья
Представлена технология получения углеродсодержащих материалов, основанная на осаждении пиролитического углерода газовой фазы на минеральную матрицу. Исследовано использование углеродсодержащих материалов в качестве носителей катализаторов в синтезе винилацетата. Представлена технологія отримання ву...
Збережено в:
| Дата: | 2000 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
2000
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3920 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья / М.А. Гликин, Н.М. Зинатулина , О.А. Коваленко, А.Д. Тюльпинов, Д.А. Кутакова // Катализ и нефтехимия. — 2000. — № 5-6. — С. 88-91. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859605272277811200 |
|---|---|
| author | Гликин, М.А. Зинатулина, Н.М. Коваленко, О.А. Тюльпинов, А.Д. Кутакова, Д.А. |
| author_facet | Гликин, М.А. Зинатулина, Н.М. Коваленко, О.А. Тюльпинов, А.Д. Кутакова, Д.А. |
| citation_txt | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья / М.А. Гликин, Н.М. Зинатулина , О.А. Коваленко, А.Д. Тюльпинов, Д.А. Кутакова // Катализ и нефтехимия. — 2000. — № 5-6. — С. 88-91. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Представлена технология получения углеродсодержащих материалов, основанная на осаждении пиролитического углерода газовой фазы на минеральную матрицу. Исследовано использование углеродсодержащих материалов в качестве носителей катализаторов в синтезе винилацетата.
Представлена технологія отримання вуглецевовміщуючих матеріалів, яка базується на посадженні піролітичного вуглецю газовой фази на мінеральну матрицю. Виконані дослідження по використанню вуглецевовміщуючих матеріалів як носіїв каталізаторів у синтезі вінілацетату
A technology for carboniferous materials production based on precipitation of gas-phase pyrolytical carbon on a mineral matrix has been presented. Investigations on using carboniferous materials as catalyst carriers for vinyl acetate synthesis have been carried out.
|
| first_indexed | 2025-11-28T02:59:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
88 Катализ и нефтехимия, 2000, №5-6
УДК 661.21 © 2000
Носители катализаторов на основе
углеродсодержащего сырья
М.А. Гликин, Н.М. Зинатулина , О.А. Коваленко, А.Д. Тюльпинов, Д.А. Кутакова
Государственный научно исследовательский и проектный институт химических
технологий “Химтехнология”,
Украина,93400 Луганская обл.,Северодонецк, ул.Вилесова,1; факс: (06452) 2-53-67
Представлена технология получения углеродсодержащих материалов, основанная на осаждении пироли-
тического углерода газовой фазы на минеральную матрицу. Исследовано использование углеродсодержа-
щих материалов в качестве носителей катализаторов в синтезе винилацетата.
В качестве носителей катализаторов используются
силикагели, алюмогели, окись алюминия, активные
угли, которые в ряде случаев представляют собой не
инертную подложку, а активную часть катализатора.
Широко применяемые в производстве активные угли
устойчивы к воздействию кислот и щелочей. Вследст-
вие высокой температуры плавления они значительно
уменьшают агрегацию и спекание нанесенных на них
металлов и оксидов. Однако катализатор на активиро-
ванном угле имеет малый срок службы вследствие не-
высокой механической прочности носителя. Кроме
того, активные угли горючи, дефицитны и не имеют
стабильных свойств поверхности.
Целью данного исследования является поиск мате-
риалов со свойствами активированных углей и обла-
дающих высокой прочностью минеральных материа-
лов. В работе представлен процесс получения углерод-
содержащих материалов (УСМ), который заключается
в осаждении пиролитического углерода газовой фазы
на минеральную матрицу. Пироуглерод в один или
несколько слоев экранирует поверхность подложки,
придавая ей новые свойства. По вопросу образования
пироуглерода существует ряд мнений. Так, К.Грис-
дейл, Дж.Боркос и К.И. Макаров с соавт.[1−3] считают,
что скорость возникновение пироуглерода зависит от
объемных процессов. Согласно работам П.А. Теснера
[4], образование углерода происходит целиком на по-
верхности и не требует предварительных стадий в объ-
еме. В присутствии развитых дисперсных поверхнос-
тей реакция идет в сторону возникновения твердого
углерода и водорода. В широком интервале давлений и
температур, согласно теории Теснера, реакция образо-
вания углерода имеет первый порядок по давлению
углеводорода, энергия активации при различных тем-
пературах сохраняется постоянной. Нарастание пироу-
глерода определяется одновременным протеканием
двух процессов: образованием зародышей кристалли-
тов и их ростом. Зависимость среднего размера крис-
таллита для метана и ацетилена в интервале темпера-
тур 600−1300 °С выражается формулами (1) и (2) соот-
ветственно
La = 7,7 ⋅ 10-8 exp (45 200/R T), (1)
La = 29 ⋅ 10-8 exp (5450/ R T), (2)
где La−средний размер кристаллита, см;
Т−температура, К; R−универсальная газовая постоян-
ная − 8,31 Дж/(моль ⋅ К).
Полученные нами результаты эксперимента подт-
верждают эти выводы. [5−7].
Кроме того, структура пироуглерода зависит от
природы углеводорода. Следует отметить существен-
ное различие процесса образования пироуглерода для
получения метана и ацетилена. Для метана энергия
активации образования зародышей (317,2 кДж/моль)
значительно больше таковой активации роста кристал-
литов ( 226,8 кДж/моль), в результате чего средние ра-
змеры кристаллитов с повышением температуры быс-
тро уменьшаются. Для ацетилена эти энергии (143,4 и
132,6 кДж/моль) незначительно различаются, что соот-
ветствует малой зависимости средних размеров крис-
таллитов от температуры.
На структуру пироуглерода влияет парциальное да-
вление газа. Это подтверждается кинетическим урав-
нением (3) разложения метана в присутствии минера-
льной матрицы, которое получено на основании экспе-
риментальных данных
W = 0,4 exp52200/RT pCH4 , (3),
где W−скорость разложения метана; p−парциальное
давление метана, Па.
Схема получения УСМ представлена на рис. 1.
Установка работает в периодическом режиме. Стадии
процесса−сушка, пиролиз и активация−выполняются в
одном аппарате. Данный способ позволяет получить
образцы с заранее заданными свойствами. Благодаря
минеральной матрице новый материал негорюч, хими-
чески стабилен и механически прочен, выдерживает
многократную регенерацию, что снижает себестои-
мость сорбентов и носителей для катализаторов.
Рассмотрим использование данных материалов для
процесса синтеза винилацетата [6, 7]. В промышлен-
Катализ и нефтехимия, 2000, №5-6 89
ном производстве используются угли марок АРД, АР-
3Д, АГ и др.
Рис. 1 Принципиальная схема синтеза углеродсодер-
жащих материалов: 1, 2, 3, 4 - подогреватели; 5 - реактор;
6 - циклон.
Для катализатора цинкацетата необходим носитель,
имеющий поры, способные удержать небольшую мо-
лекулу катализатора (преимущественно микропоры), и
достаточно крупные поры для продукта реак-
ции−винилацетата. Например, уголь марки АР имеет
следующие характеристики: удельная поверхность Sуд
= 48 м2/г, суммарная пористость Vпор = 0,7 см3/г [8]. В
наших исследованиях после предварительных испыта-
ний в качестве минеральной матрицы был выбран си-
ликагель маркок КСК и КСК-2. Образцы получали
пиролизом ацетилена при температуре 600−700 °С и
массовом соотношении инерта и углеводорода 200 : 1,
длительность пиролиза составила 1,5−2,5 ч. Свойства
полученных УСМ представлены в табл.1, из которой
видно, что содержание углерода составляло от 0,82 до
5 % (мас.). Степень зауглераживания определялась по
убыли массы УСМ при выжигании углерода с задан-
ной навески образца до постоянной массы при 900 °С.
В табл.1 показано, что УСМ имеют следующие харак-
теристики: удельный объем пор находится на уровне
0,55−0,83 см3/г, удельная поверхность составляет
238−427 м2/г, радиус пор в интервале 26−70 А. Углерод
располагается в порах в виде плотной непористой мас-
сы. При пиролизе ацетилена на силикагеле КСК идет
равномерное покрытие всей поверхности пор плотной
пленкой. На основании глобулярной модели текстуры
силикагелей получена зависимость толщины этой пле-
нки от степени зауглераживания [5]:
( ) ( )[ ]
,
C1
C
D
tn48tDn312tD6
2SiO
3
o
c
32
o
2
o
−
=
δ
δ−+−+⋅
(4)
где D°−диаметр глобул силикагеля, нм; t−толщина
пленки, нм; n−среднее число соседних контактов гло-
бул; С−степень зауглераживания, % (мас.); δС−истин-
ная плотность углерода, г/см3; δSiO2−истинная плот-
ность силикагеля, г/см3.
Таблица 1. Структурные характеристики УСМ.
Образец,
марка си-
ликагеля
Содержание
углерода, %
(мас.)
Удельный
объем
пор, м3/г
Порис
тость,
%
Удельная
поверх-
ность,
м2/г
Радиус
пор, А
КСК 0 0,91 67 229 79
КСК 1,54 0,83 66 238 70
КСК 1,70 0,81 64 239 68
КСК 2,10 0,78 64 242 64
КСК 3,0 0,72 61 250 58
КСК 4,0 0,66 60 258 51
КСК 5,0 0,60 58 261 46
КСК-2 0,82 0,69 58 348 40
КСК-2 1,12 0,68 57 360 38
КСК-2 1,7 0,66 53 400 33
КСК-2 2,9 0,62 51 416 30
КСК-2 3,8 0,55 48 427 26
При подстановке численных значений это уравне-
ние для используемого в наших экспериментах
силикагеля КСК примет такой вид:
(147−t2) t / 377 = C / (1−C) (5)
При пиролизе изменяются объем и размеры пор, но
удельная поверхность может оставаться на одном уро-
вне. Однако при более жестких условиях пиролиза для
КСК вероятны текстурные изменения вследствие спе-
кания силикагеля, что будет проявляться в резком уме-
ньшении и удельной поверхности, и объема, и размера
пор.
Опыты по винилированию уксусной кислоты про-
водились на лабораторной установке по исследованию
активности каталитических систем. Установка разме-
щена в отдельном боксе, состоит из подогревателя азо-
тоацетиленовой смеси, реактора, циклона и фильтров
(рис. 2). Синтез винилацетата осцществлялся в темпе-
ратурном диапазоне 180−220°С, молярном соотноше-
ниии уксусной кислоты и ацетилена 1:4. Загерметизиро-
ванную установку выдерживали на холостом ходу 2 ч
для заполнения пор катализатора реакционной смесью.
Время рабочего синтеза составляло 3−5 ч.
Результаты испытаний катализатора на основе
Углеводород
на пиролиз
Газовая
смесь на
анализ
Воздух
Азот
В атмосферу
1
2
5
6
3
4
90 Катализ и нефтехимия, 2000, №5-6
углеродсодержащего материала приведены в табл. 2.
Необходимо отметить, что силикагель с содержанием
углерода 1,6 % (мас.) был повторно приготовлен на
регенерируемом после первых опытов силикагеле. В
испытаниях исследуемый катализатор показал произ-
водительность, превышающую показатели промыш-
ленного катализатора в 1,5 раза. За стандарт был взят
промышленный уголь марки АР-3 с содержанием цин-
кацетата 22−35 % (мас.). В ряде опытов по использова-
нию УСМ, как носителя цинкацетата, практически не
отмечался унос соли (не более 0,5 % в отдельных слу-
чаях), в то время как при использовании промышлен-
ного катализатора на основе угля унос катализатора
достигал 5,3 % за 48 ч. Необходимо отметить, что по
истираемости УСМ находится на уровне чистых сили-
кагелей ( истираемость угля не превышает 80 % ).
Рис. 2 Схема установки синтеза винилацетата: 1 - подо-
греватель азотоацетиленовой смеси; 2 - реактор; 3 - цик-
лон; 4, 6 - фильтр; 5 - дозатор; 7 - баллон; 8 - редуктор; 9 -
ротаметр; 10 - сборник конденсата.
Таким образом, рассмотренные углеродсодержа-
щие материалы могут использоваться в процессах ка-
тализа наравне с промышленными углями. Представ-
ленный способ получения носителя позволяет синте-
зировать материал с заранее заданными свойствами,
характерными активным углям и обладающих меха-
нической стабильностью минеральных матриц.
Таблица 2. Результаты синтеза винилацетата на
углеродсодержащем носителе катализатора
Содержание цин-
кацетата, %(мас.)
Содер-
жание
углерода
на сили-
кагеле
КСК, %
(мас.)
до син-
теза
после
синтеза
Молярное
соотноше-
ние уксус-
ной кисло-
ты и ацети-
лена
Темпе-
ратура
синте-
за, °С
Произво-
дитель-
ность
катали-
затора,
г/л кат. ч
1,54 30,3 29,5 1:4 180
200
220
61,6
92,0
110,0
2,1 27,8 27,7 1:4 180
200
220
56,0
94,5
105,0
3,0 32,0 31,9 1:4 200
180
200
34,2
77,5
126,0
1,6 32,4 31,8 1:4 200
180
200
59,5
70,2
89,5
4,0 35,2 35,2 1:4 180
200
220
73,2
93,4
108,0
Промыш
ленный
катали-
затор
22,7 17,4 1:4 180
200
220
42,4
70,0
77,0
Література
1. Grisdale K. O., J. Appl. Phus,1953,(24), 9.
2. Borcos J. C., The strukture of pirodutic carbon
deposited in a bed, 1963, 3, 17.
3. Макаров К.И., Полякова М.И., Соловьев Б.А.,
Газ. пром-сть,1963, (8), 40.
4. Теснер П.А., Образование углерода из углеводо-
родов газовой фазы, Москва, Химия, 1972.
5. Горошко О.Н., Алексеева Н.П., Гликин М.А. и
др., Сб. науч. тр., Черкассы,1991, 117.
6. Зинатулина Н.М., Тюльпинов А.Д., Коваленко
О.А.,. Тез. докл. I Укр. науч.-техн. конф. по катализу,
Северодонецк, 1997, 75.
7. Гликин М.А., Зинатулина Н.М., Тюльпинов А.Д.,
Коваленко О.А., Тез. докл. II науч.-техн. конф., Севе-
родонецк, 2000, 49.
8. Колышкин Д.А., Михайлова К.К., Активные угли,
Ленинград, Химия, 1972
.
Поступила в редакцию 14 ноября 2000 г.
4
3
10
Азот
Ацетилен
9 1 2
6 5
Уксусная
кислота
Катализатор
8
7
Катализ и нефтехимия, 2000, №5-6 91
Носії каталізаторів на основі вуглецевовміщуючих
матеріалів
М.А. Глікін, Н.М. Зінатуліна, О.А. Коваленко, О.Д. Тюльпінов, Д.О. Кутакова
Державний науково-дослідний і проектний інститут хімічної технології “Хімтехнологія”
Україна, 93400 Луганська обл,. Сєвєродонецьк, вул.Вілесова,1, факс: (06452) 2-53-67
Представлена технологія отримання вуглецевовміщуючих матеріалів, яка базується на посадженні пі-
ролітичного вуглецю газовой фази на мінеральну матрицю. Виконані дослідження по використанню
вуглецевовміщуючих матеріалів як носіїв каталізаторів у синтезі вінілацетату
Catalyst carriers based on carboniferous raw materials
M.A Glikin, N.M. Zinatulina, O.A. Kovalenko, A.D. Tyulpinov., D.A. Kutakova
State Design and Research Institute of chemical technology “Khimtekhnologya”,
1, Vilesov St., Severodonetsk, Lugansk region, 93400, Ukraine, Fax: (06452) 2-53-67
A technology for carboniferous materials production based on precipitation of gas-phase pyrolytical carbon on a
mineral matrix has been presented. Investigations on using carboniferous materials as catalyst carriers for vinyl
acetate synthesis have been carried out.
ЗРОБІТЬ СВІЙ ВИБІР: ПРИЛАД, ЯКИЙ БУДЕ ПРАЦЮВАТИ У XXI СТОРІЧЧІ!
ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ПОВІРКИ ВІСКОЗИМЕТРІВ
В Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України розроблено термостат високоточний
зразковий ТВО–1, який застосовується для повірки віскозиметрів при температурі 20 (± 0,01) °С.
Термостат виконаний для роботи в лабораторіях і має автономну, замкнуту систему охолодження і
нагрівання термоносія. Комплектується відеосистемою спостереження процесів витікання.
Умови експлуатації термостату:
температура навколишнього середовища − від 15 до 25 °С.
відносна вологість повітря −до 80 % при 25 °С.
Технічні дані:
кількість віскозиметрів, що одночасно повіряються −3;
робоча температура термостату − 20 ± 0,01 °С;
градієнт температури за об’ємом − ±0.01 °С;
робоча рідина − дистильована вода;
розміри ванни −240 Х 120 Х 600 (240 Х 120 Х 400) мм;
об'єм робочої рідини − 15 (10)л.;
час підготовки термостата до роботи− 30 хв;
час безупинної роботи − 8 год;
напруга електроживлення − 220 +22/-33 В;
частота живлячої напруги − 50 Гц;
повна споживана потужність − 100 Вт;
маса (без робочої рідини) − не більше 10 кг;
можлива установка внутрішнього баку.
Прилад і методика виміру проходять атестацію в Українському Центрі стандартизації і метрології на
відповідність вимогам ДСТУ
Телефон 559-71-30
2000_05-06_P001-010_RRBILEN.pdf
2000_05-06_P011-015_RRTAN.pdf
2000_05-06_P016-022_RRPATR2.pdf
2000_05-06_P023-027_RRPATR1.pdf
2000_05-06_P028-030_SUHOV.pdf
2000_05-06_P031-033_RRMIKIT.pdf
2000_05-06_P034-035_RRGAL.pdf
2000_05-06_P036-037_RRGAL.pdf
2000_05-06_P038-041_RRMALIN.pdf
2000_05-06_P042-047_RRKL.pdf
2000_05-06_P048-050_RRLESIK.pdf
2000_05-06_P051-054_RRDETS.pdf
2000_05-06_P055-058_RRBORT.pdf
2000_05-06_P059-064_RRBREI.pdf
2000_05-06_P066-068_RRGLIKIN.pdf
2000_05-06_P069-074_RRCHREP.pdf
2000_05-06_P075-080_RRGRIG.pdf
2000_05-06_P081-087_RRKOVTUN.pdf
2000_05-06_P088-091_ZINAT.pdf
2000_05-06_P102-103_RRNOVIK.pdf
2000_05-06_P104-110_RRIS.pdf
2000_05-06_P111-115_RRIARM.pdf
2000_05-06_P116-121_GUTYRYA.pdf
2000_05-06_P124-125_CONTENT.pdf
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3920 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T02:59:41Z |
| publishDate | 2000 |
| publisher | Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гликин, М.А. Зинатулина, Н.М. Коваленко, О.А. Тюльпинов, А.Д. Кутакова, Д.А. 2009-07-14T08:40:49Z 2009-07-14T08:40:49Z 2000 Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья / М.А. Гликин, Н.М. Зинатулина , О.А. Коваленко, А.Д. Тюльпинов, Д.А. Кутакова // Катализ и нефтехимия. — 2000. — № 5-6. — С. 88-91. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3920 661.21 Представлена технология получения углеродсодержащих материалов, основанная на осаждении пиролитического углерода газовой фазы на минеральную матрицу. Исследовано использование углеродсодержащих материалов в качестве носителей катализаторов в синтезе винилацетата. Представлена технологія отримання вуглецевовміщуючих матеріалів, яка базується на посадженні піролітичного вуглецю газовой фази на мінеральну матрицю. Виконані дослідження по використанню вуглецевовміщуючих матеріалів як носіїв каталізаторів у синтезі вінілацетату A technology for carboniferous materials production based on precipitation of gas-phase pyrolytical carbon on a mineral matrix has been presented. Investigations on using carboniferous materials as catalyst carriers for vinyl acetate synthesis have been carried out. ru Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья Носії каталізаторів на основі вуглецевовміщуючих матеріалів Catalyst carriers based on carboniferous raw materials Article published earlier |
| spellingShingle | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья Гликин, М.А. Зинатулина, Н.М. Коваленко, О.А. Тюльпинов, А.Д. Кутакова, Д.А. |
| title | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья |
| title_alt | Носії каталізаторів на основі вуглецевовміщуючих матеріалів Catalyst carriers based on carboniferous raw materials |
| title_full | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья |
| title_fullStr | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья |
| title_full_unstemmed | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья |
| title_short | Носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья |
| title_sort | носители катализаторов на основе углеродсодержащего сырья |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3920 |
| work_keys_str_mv | AT glikinma nositelikatalizatorovnaosnoveuglerodsoderžaŝegosyrʹâ AT zinatulinanm nositelikatalizatorovnaosnoveuglerodsoderžaŝegosyrʹâ AT kovalenkooa nositelikatalizatorovnaosnoveuglerodsoderžaŝegosyrʹâ AT tûlʹpinovad nositelikatalizatorovnaosnoveuglerodsoderžaŝegosyrʹâ AT kutakovada nositelikatalizatorovnaosnoveuglerodsoderžaŝegosyrʹâ AT glikinma nosííkatalízatorívnaosnovívuglecevovmíŝuûčihmateríalív AT zinatulinanm nosííkatalízatorívnaosnovívuglecevovmíŝuûčihmateríalív AT kovalenkooa nosííkatalízatorívnaosnovívuglecevovmíŝuûčihmateríalív AT tûlʹpinovad nosííkatalízatorívnaosnovívuglecevovmíŝuûčihmateríalív AT kutakovada nosííkatalízatorívnaosnovívuglecevovmíŝuûčihmateríalív AT glikinma catalystcarriersbasedoncarboniferousrawmaterials AT zinatulinanm catalystcarriersbasedoncarboniferousrawmaterials AT kovalenkooa catalystcarriersbasedoncarboniferousrawmaterials AT tûlʹpinovad catalystcarriersbasedoncarboniferousrawmaterials AT kutakovada catalystcarriersbasedoncarboniferousrawmaterials |