Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов

Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифицированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффективными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов являются галлоалюмосиликат, соде...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
Hauptverfasser:	Восмерикова, Л.Н., Седой, В.С., Восмериков, А.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2008
Schriftenreihe:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76230
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов / Л.Н. Восмерикова, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1295-1303. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-76230
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-762302015-10-31T19:05:52Z Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В. Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифицированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффективными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов являются галлоалюмосиликат, содержащий 1,0% Zr, и алюмосиликат с добавкой 4,0% Mo и 0,5% Zr. Селективность образования на них ароматических углеводородов в зависимости от состава исходного газообразного сырья составляет 60—80% при температуре реакции 550—750°С и объемной скорости 200—1000 ч⁻¹. Вивчено процеси перетворення пропан-бутанової фракції й природного газу в ароматичні вуглеводні на гало- і алюмосилікатах, модифікованих електровибуховими нанопорошками Zr і Mo. Найбільш ефективними каталізаторами ароматизації низькомолекулярних парафін є галоалюмосилікат, що містить 1,0% Zr, та алюмосилікат з домішкою 4,0% Mo і 0,5% Zr. Селективність утворення на них ароматичних вуглеводнів в залежності від складу вихідної газоподібної сировини становить 60—80% за температури реакції 550—750°С і об’ємної швидкости 200—1000 год⁻¹. The conversion of propane-butane fraction and natural gas into aromatic hydrocarbons using the galloalumosilicates modified with electroexplosive nanopowders is studied. The galloalumosilicate with Zr content of 1.0% and galloalumosilicate with both Mo addition of 4.0% and Zr addition of 0.5% are the most effective catalysts to aromatize low-molecular paraffins. Depending on the composition of initial gaseous raw material, the selectivity of aromatic hydrocarbons formation over them is 60—80% at the reaction temperature of 550—750°С and volumetric rate of 200—1000 h⁻¹. 2008 Article Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов / Л.Н. Восмерикова, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1295-1303. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 81.07.Wx,81.16.Hc,81.20.Ka,82.30.Vy,82.33.Jx,82.65.+r,82.75.Qt http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76230 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифицированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффективными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов являются галлоалюмосиликат, содержащий 1,0% Zr, и алюмосиликат с добавкой 4,0% Mo и 0,5% Zr. Селективность образования на них ароматических углеводородов в зависимости от состава исходного газообразного сырья составляет 60—80% при температуре реакции 550—750°С и объемной скорости 200—1000 ч⁻¹.
format	Article
author	Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В.
spellingShingle	Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В. Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В.
author_sort	Восмерикова, Л.Н.
title	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
title_short	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
title_full	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
title_fullStr	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
title_full_unstemmed	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
title_sort	активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки zr и mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76230
citation_txt	Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов / Л.Н. Восмерикова, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1295-1303. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT vosmerikovaln aktivnostʹceolitnyhkatalizatorovsoderžaŝihnanoporoškizrimovprocesseprevraŝeniâgazoobraznyhuglevodorodov AT sedojvs aktivnostʹceolitnyhkatalizatorovsoderžaŝihnanoporoškizrimovprocesseprevraŝeniâgazoobraznyhuglevodorodov AT vosmerikovav aktivnostʹceolitnyhkatalizatorovsoderžaŝihnanoporoškizrimovprocesseprevraŝeniâgazoobraznyhuglevodorodov
first_indexed	2025-07-06T00:39:52Z
last_indexed	2025-07-06T00:39:52Z
_version_	1836856003483664384
fulltext	1295 PACS numbers: 81.07.Wx, 81.16.Hc, 81.20.Ka, 82.30.Vy, 82.33.Jx, 82.65.+r, 82.75.Qt Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов Л. Н. Восмерикова, В. С. Седой, А. В. Восмериков Институт химии нефти СО РАН, просп. Академический, 3, 634021 Томск, Россия Институт сильноточной электроники СО РАН, просп. Академический, 4, 634055 Томск, Россия Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифи- цированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффек- тивными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов являются галлоалюмосиликат, содержащий 1,0% Zr, и алюмосиликат с добавкой 4,0% Mo и 0,5% Zr. Селективность образования на них аромати- ческих углеводородов в зависимости от состава исходного газообразного сырья составляет 60—80% при температуре реакции 550—750°С и объемной скорости 200—1000 ч —1. Вивчено процеси перетворення пропан-бутанової фракції й природного газу в ароматичні вуглеводні на гало- і алюмосилікатах, модифікованих електровибуховими нанопорошками Zr і Mo. Найбільш ефективними ка- талізаторами ароматизації низькомолекулярних парафін є галоалюмоси- лікат, що містить 1,0% Zr, та алюмосилікат з домішкою 4,0% Mo і 0,5% Zr. Селективність утворення на них ароматичних вуглеводнів в залежно- сті від складу вихідної газоподібної сировини становить 60—80% за тем- ператури реакції 550—750°С і об’ємної швидкости 200—1000 год —1. The conversion of propane-butane fraction and natural gas into aromatic hy- drocarbons using the galloalumosilicates modified with electroexplosive nanopowders is studied. The galloalumosilicate with Zr content of 1.0% and galloalumosilicate with both Mo addition of 4.0% and Zr addition of 0.5% are the most effective catalysts to aromatize low-molecular paraffins. De- pending on the composition of initial gaseous raw material, the selectivity of aromatic hydrocarbons formation over them is 60—80% at the reaction tem- perature of 550—750°С and volumetric rate of 200—1000 h —1. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2008, т. 6, № 4, сс. 1295—1303 © 2008 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 1296 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ Ключевые слова: нанопорошки металлов, цеолит, конверсия, селектив- ность. (Получено 22 ноября 2007 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Очень важная и широкая область успешного применения нанораз- мерных порошков металлов – катализ химических реакций [1]. Это связано с тем, что частицы нанометрового диапазона отличают- ся от массивных тел существенно возрастающим вкладом поверх- ностных состояний. В то же время в последние годы все более ши- рокое применение в процессах нефтепереработки и нефтехимии на- ходят катализаторы, приготовленные на основе цеолитов семейства пентасила, что обусловлено сочетанием в них уникальных молеку- лярно-ситовых и физико-химических свойств [2, 3]. Повысить эф- фективность каталитического действия цеолитов в реакциях пре- вращения углеводородов можно путем их модифицирования ме- таллами переходной группы, промотирующий эффект которых усиливается при использовании материалов, имеющих размеры частиц всего несколько десятков нанометров [4, 5]. В связи с этим целью данной работы являлось изучение процес- сов превращения пропан-бутановой фракции (ПБФ) и природного газа в присутствии цеолитов, содержащих различное количество наноразмерных порошков (НРП) циркония и молибдена, а также установление влияния способа введения циркония на ароматизи- рующую активность цеолитсодержащего катализатора. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ В качестве исходных цеолитов использовали: галлоалюмосиликат (ГАС) с мольным отношением SiO2/(Al2O3 + Ga2O3) = 60, содержа- щий 2,2% масс. оксида галлия, для процесса превращения пропан- бутановой фракции; алюмосиликат (АС) с силикатным модулем 40 для процесса конверсии природного газа. Наноразмерные порошки циркония и молибдена получали распылением металлической про- волоки электроимпульсами большой мощности. Модифицирование галлоалюмосиликата осуществляли непосредственно в камере электрического взрыва (ЭВ) путем нанесения на его поверхность образующихся при электрическом взрыве частиц Zr. Приготовле- ние Zr—Mo-содержащих цеолитов проводили путем механического смешения в вибрационной мельнице КМ-1 на воздухе в течение 2 ч порошка высококремнеземного цеолита и нанопорошков молибде- на и циркония. АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1297 Исследования по превращению пропан-бутановой фракции (со- став, масс.%: этан – 2,2, пропан – 73,7, бутаны – 24,1) в аромати- ческие углеводороды проводили на установке проточного типа с объ- емом реактора 5 см 3 при атмосферном давлении, температуре реак- ции 350—600°С и объемной скорости подачи сырья 100—500 ч —1. Пе- ред испытаниями модифицированные образцы ГАС обрабатывали воздухом при 300°С в течение 2 ч и при 520°С в течение 3 ч, а затем восстанавливали в токе водорода при 520°С в течение 2 ч, объемная скорость подачи воздуха и водорода 1 л/ч. Продукты реакции анали- зировали газохроматографическим методом. Конверсию природного газа (состав, масс.%: метан – 81,6, этан – 6,5, пропан – 7,4, бутаны – 4,0, пентаны – 0,5) проводили на уста- новке проточного типа с кварцевым реактором объемом 1 см 3 при ат- мосферном давлении, температуре реакции 600—750°С и объемной скорости подачи сырья 1000 ч —1. Для оценки каталитической актив- ности образцов в процессе превращения пропан-бутановой фракции и природного газа определяли степень превращения компонентов исходного газа, а также рассчитывали выход газообразных и жид- ких продуктов реакции и селективность образования ароматических углеводородов. 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Результаты исследования влияния способа введения нанопорошка Zr на каталитическую активность галлоалюмосиликата в процессе конверсии ПБФ представлены в табл. 1. Из данных таблицы видно, что добавка нанопорошка Zr к галлоалюмосиликату приводит к уве- личению общей активности катализатора (оцениваемой по степени превращения исходной газообразной смеси) и повышению селектив- ности образования ароматических углеводородов. Максимальное количество ароматических углеводородов образуется на катализато- ре, содержащем 1,0% циркония. Селективность образования арома- тических углеводородов на образце 1,0% Zr/ГАС достигает 62,9% при температуре реакции 550°С и объемной скорости подачи исход- ного сырья 300 ч —1, что на 5,3% больше, чем на исходном ГАС. При повышении объемной скорости подачи сырья до 500 ч —1 селектив- ность образования ароматических углеводородов на образце 1,0% Zr/ГАС увеличивается еще на 1,2%. Нанесение на цеолит в камере ЭВ 2,0% циркония приводит к небольшому уменьшению количества образующихся на приготовленном катализаторе ароматических уг- леводородов и к увеличению селективности образования алканов С1— С2 и алкенов С2—С3 по сравнению с образцом 1,0% Zr/ГАС. В то же время по ароматизирующей активности образец 2,0% Zr/ГАС также превосходит исходный галлоалюмосиликат (табл. 1). Т А Б Л И Ц А 1 . С ос та в п р од у к то в п р ев р ащ ен и я п р оп ан -б ут ан ов ой ф р ак ц и и н а га л л оа л ю м ос и л и к ат е, м од и ф и - ц и р ов ан н ом н ан оп ор ош к ом ц и р к он и я . W , ч − 1 Т р еа к ц и и , °С Х , % S 1 , % S 2 , % S 3 , % S 4 , % Y А р, % Г А С 1 0 0 4 5 0 4 7 5 ,6 6 2 ,0 2 ,9 2 9 ,5 1 3 ,9 1 0 0 5 0 0 8 4 7 ,3 5 3 ,5 2 ,4 3 6 ,8 3 0 ,9 1 0 0 5 5 0 9 8 7 ,7 4 3 ,4 1 ,2 4 7 ,7 4 6 ,7 2 0 0 5 5 0 9 9 8 ,7 3 4 ,1 2 ,0 5 5 ,2 5 4 ,6 3 0 0 5 5 0 9 5 8 ,9 3 1 ,0 2 ,5 5 7 ,6 5 4 ,7 5 0 0 5 5 0 9 1 9 ,0 2 8 ,2 4 ,0 5 8 ,8 5 3 ,5 1 ,0 % Z r/ Г А С ( н ан ес ен и е в к ам ер е Э В ) 1 0 0 4 5 0 6 3 5 ,6 5 7 ,4 2 ,7 3 4 ,3 2 1 ,6 1 0 0 5 0 0 8 9 6 ,4 4 4 ,0 1 ,3 4 8 ,3 4 3 ,0 1 0 0 5 5 0 9 8 8 ,9 3 0 ,3 1 ,0 5 9 ,8 5 8 ,6 2 0 0 5 5 0 9 8 9 ,0 2 8 ,7 1 ,6 6 0 ,7 5 9 ,5 3 0 0 5 5 0 9 7 9 ,1 2 5 ,8 2 ,2 6 2 ,9 6 1 ,0 5 0 0 5 5 0 9 5 9 ,2 2 3 ,7 3 ,0 6 4 ,1 6 0 ,9 2 ,0 % Z r/ Г А С ( н ан ес ен и е в к ам ер е Э В ) 1 0 0 4 5 0 5 3 5 ,2 5 9 ,9 2 ,9 3 2 ,0 1 7 ,0 1 0 0 5 0 0 8 7 6 ,5 4 6 ,5 2 ,1 4 4 ,9 3 9 ,1 1 0 0 5 5 0 9 8 6 ,8 3 6 ,7 1 ,1 5 5 ,4 5 4 ,3 2 0 0 5 5 0 9 7 8 ,7 3 2 ,4 2 ,1 5 6 ,8 5 5 ,1 3 0 0 5 5 0 9 6 8 ,8 2 9 ,1 2 ,6 5 9 ,5 5 7 ,1 5 0 0 5 5 0 9 2 9 ,0 2 5 ,8 3 ,8 6 1 ,4 5 6 ,5 1 ,0 % Z r/ Г А С -2 5 % П Б ( н ан ес ен и е в к ам ер е Э В ) 1 0 0 4 5 0 6 1 5 ,4 6 3 ,0 4 ,2 3 3 ,4 2 0 ,4 1 0 0 5 0 0 8 6 6 ,3 5 5 ,4 3 ,3 4 5 ,5 3 9 ,1 1 0 0 5 5 0 9 7 8 ,6 3 9 ,7 1 ,7 5 6 ,0 5 4 ,3 2 0 0 5 5 0 9 7 8 ,8 2 9 ,8 2 ,5 5 9 ,0 5 7 ,2 3 0 0 5 5 0 9 6 8 ,9 2 5 ,3 3 ,5 6 0 ,3 5 7 ,9 5 0 0 5 5 0 9 3 9 ,0 2 0 ,2 4 ,2 6 1 ,3 5 7 ,0 П р и м е ч а н и е : W – об ъ ем н ая ск ор ос ть ; Х – к он ве р си я и сх од н ог о сы р ья ; S 1 , S 2 , S 3 и S 4 – се л ек ти вн ос ть об р аз ов ан и я во д ор од а, ал к ан ов С 1 — С 2 , ал к ен ов С 2 — С 4 и а р ом ат и ч ес к и х у гл ев од ор од ов с оо тв ет ст ве н н о; Y А р – в ы х од а р ом ат и ч ес к и х у гл ев од ор од ов . 1298 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1299 Таким образом, введение в состав галлоалюмосиликата нанопо- рошка циркония приводит к увеличению селективности образова- ния ароматических углеводородов. Однако, полученные катализато- ры, несмотря на их высокую активность и селективность, не могут использоваться в промышленных установках, так как характери- стики образцов не отвечают требованиям по прочности на раскалы- вание и истирание. Для повышения механической прочности, сни- жения степени истирания и уноса в ходе реакции мелких частиц ка- тализатора к галлоалюмосиликату добавляли 25% связующего ве- щества – псевдобемита (ПБ). Затем полученный катализатор поме- щали в камеру ЭВ и модифицировали цирконием из расчета его со- держания в каталитической системе – 1,0% масс. Результаты ката- литических испытаний образца 1,0% Zr/ГАС-25% ПБ в процессе ароматизации смеси алканов С2—С4 представлены в табл. 1. Видно, что полученный катализатор проявляет высокую активность и се- лективность в данном процессе. Несмотря на то, что селективность образования на нем ароматических углеводородов несколько снизи- лась по сравнению с образцом 1,0% Zr/ГАС, не содержащим свя- зующего вещества, она остается высокой и при температуре 550°С и объемной скорости 300—500 ч —1 превышает 60%. Сравнительные характеристики каталитической активности гал- лоалюмосиликатов, модифицированных НРП циркония, в процессе ароматизации пропан-бутановой фракции приведены на рис. 1. На основании полученных экспериментальных данных можно заклю- чить, что наиболее эффективным катализатором данного процесса является галлоалюмосиликат, на который в камере электрического взрыва нанесен 1,0% циркония. Селективность образования на нем Рис. 1. Конверсия пропан-бутановой фракции и выход ароматических уг- леводородов на Zr-содержащих галлоалюмосиликатах (Треакции = 550°С, W = 200 ч —1). 1300 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ ароматических углеводородов при температуре реакции 550°С и объ- емной скорости 200—500 ч —1 составляет более 60%. Катализатор 1,0% Zr/ГАС-25% ПБ незначительно уступает по каталитической активности образцу 1,0% Zr/ГАС, существенно превосходя его по механической прочности, что имеет большое значение для промыш- ленной эксплуатации катализаторов. В настоящее время в мире ведутся широкие исследования по изу- чению физико-химических и каталитических свойств Мо-содер- жащих цеолитных катализаторов в процессе неокислительной кон- версии метана в ароматические углеводороды [6—8]. В то же время известно, что добавка катионов некоторых металлов к цеолиту типа ZSM-5 приводит к существенному повышению его активности в про- цессе дегидроциклоолигомеризации фракции легких насыщенных углеводородов С2—С5 [9—11]. Поэтому представляло несомненный ин- терес проследить влияние совместного действия нанопорошков мо- либдена и циркония на каталитические свойства цеолита с силикат- ным модулем 40 в процессе конверсии компонентов природного газа. В таблице 2 приведены данные по влиянию температуры процес- са на состав продуктов превращения природного газа на цеолите с модулем 40, содержащем 4,0% НРП Мо и различное количество Zr. Образец, модифицированный нанопорошком Мо, проявляет высо- кую каталитическую активность в реакции конверсии природного газа в ароматические углеводороды. С ростом температуры процес- са на катализаторе 4,0% Мо/ZSM-5 конверсия природного газа и выход ароматических углеводородов повышаются и достигают при температуре 750°С соответственно 38,3% и 30,9%. В составе жид- ких продуктов повышается доля бензола, толуола и нафталина. В газообразных продуктах с повышением температуры реакции увеличивается концентрация водорода и уменьшается количество алканов и алкенов (табл. 2). Селективность образования ароматиче- ских углеводородов на катализаторе 4,0% Мо/ZSM-5 в интервале температур 600—750°С изменяется от 40,5 до 80,6%. На рисунке 2 показано влияние содержания НРП циркония в ка- тализаторе 4,0% Мо/ZSM-5 на конверсию природного газа и выход жидких продуктов его превращения при температуре реакции 750°С и объемной скорости подачи сырья 1000 ч —1. Видно, что при введении всего 0,25% циркония в катализатор 4,0% Мо/ZSM-5 наблюдается уже некоторое повышение конверсии природного газа и выхода аро- матических углеводородов. При этом селективность образования ароматических углеводородов остается практически неизменной и составляет более 80% (табл. 2). Увеличение содержания НРП цирко- ния в цеолите до 0,5% приводит к дальнейшему повышению общей и ароматизирующей активности катализатора в процессе конверсии природного газа. При температуре реакции 750°С и объемной скоро- сти подачи природного газа 1000 ч —1 конверсия и выход ароматиче- ских углеводородов на образце 4,0 % Mo—0,5% Zr/ZSM-5 достигают Т А Б Л И Ц А 2 . В л и я н и е те м п ер ат у р ы п р оц ес са н а со ст ав п р од у к то в п р ев р ащ ен и я п р и р од н ог о га за н а ц ео л и та х , м од и ф и ц и р ов ан н ы х н ан оп ор ош к ам и M o и Z r (W = 1 0 0 0 ч — 1 ). П р од у к ты р еа к ц и и , м ас . % Т , °С Х га за , % Н 2 ал к ан ы ал к ен ы С 6 Н 6 С 7 Н 8 С 1 0 Н 8 Y А р, % S А р, % 4 ,0 % М о/ Z S M -5 ( м ех . см еш ен и е) 6 0 0 6 5 0 7 0 0 7 5 0 1 1 ,5 1 9 ,4 2 4 ,5 3 8 ,3 0 ,4 5 2 ,9 5 3 ,9 7 6 ,6 8 9 3 ,3 1 8 0 ,6 3 7 5 ,4 8 6 1 ,6 7 1 ,5 8 1 ,4 1 1 ,0 3 0 ,7 3 1 ,5 5 4 ,7 3 6 ,3 7 1 1 ,4 5 – 0 ,0 5 0 ,1 0 0 ,1 1 3 ,0 7 9 ,8 8 1 2 ,7 1 1 8 ,9 7 4 ,7 1 4 ,9 1 9 ,4 3 0 ,9 4 0 ,5 7 7 ,1 7 9 ,2 8 0 ,6 4 ,0 % М о— 0 ,2 5 % Z r/ Z S M -5 ( м ех . см еш ен и е) 6 0 0 6 5 0 7 0 0 7 5 0 1 1 ,5 2 2 ,0 2 7 ,4 3 9 ,1 0 ,7 9 3 ,4 9 4 ,5 2 6 ,8 1 9 1 ,5 2 7 7 ,9 8 7 2 ,6 4 6 0 ,9 0 1 ,8 1 1 ,2 2 1 ,2 7 0 ,7 8 1 ,6 8 4 ,8 4 6 ,7 1 1 2 ,4 4 0 ,0 1 0 ,0 6 0 ,1 0 0 ,1 1 4 ,1 1 1 1 ,7 3 1 3 ,9 3 1 8 ,3 5 5 ,9 1 7 ,0 2 1 ,2 3 1 ,5 5 1 ,1 7 7 ,3 7 7 ,3 8 0 ,5 4 ,0 % М о— 0 ,5 % Z r/ Z S M -5 ( м ех . см еш ен и е) 6 0 0 6 5 0 7 0 0 7 5 0 1 1 ,5 2 3 ,1 2 8 ,6 4 2 ,2 0 ,8 7 3 ,7 0 4 ,7 2 7 ,4 1 9 1 ,2 9 7 6 ,9 4 7 1 ,3 7 5 7 ,8 5 1 ,3 8 1 ,2 2 1 ,2 6 0 ,9 2 1 ,8 9 4 ,5 9 1 0 ,5 5 1 2 ,2 3 0 ,0 1 0 ,0 5 0 ,0 8 0 ,1 2 4 ,4 7 1 3 ,0 7 1 1 ,6 2 1 9 ,9 8 6 ,5 1 8 ,0 2 2 ,5 3 3 ,4 5 6 ,2 7 8 ,2 7 8 ,6 7 9 ,2 4 ,0 % М о— 1 ,0 % Z r/ Z S M -5 ( м ех . см еш ен и е) 6 0 0 6 5 0 7 0 0 7 5 0 1 1 ,6 1 8 ,9 2 6 ,4 3 7 ,0 0 ,5 7 2 ,8 6 4 ,2 7 6 ,3 7 9 2 ,8 3 8 1 ,1 2 7 3 ,6 5 6 2 ,9 8 1 ,2 1 1 ,0 7 1 ,1 0 1 ,0 6 2 ,1 3 5 ,3 4 1 1 ,1 7 1 3 ,3 4 0 ,0 2 0 ,0 9 0 ,1 2 0 ,1 6 3 ,2 1 9 ,2 6 9 ,4 8 1 5 ,7 1 5 ,4 1 4 ,8 2 0 ,9 2 9 ,5 4 6 ,6 7 8 ,6 7 9 ,3 7 9 ,8 П р и м е ч а н и е : Т – т ем п ер ат у р а р еа к ц и и ; Х – к он ве р си я ; Y А р – в ы х од а р ом ат и ч ес к и х у гл ев од ор од ов ; S А р – с ел ек ти в- н ос ть о бр аз ов ан и я а р ом ат и ч ес к и х у гл ев од ор од ов . АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1301 1302 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ 42,2 и 33,4% соответственно, при этом селективность их образова- ния составляет ∼ 80%. Основными жидкими продуктами, образую- щимися при превращении природного газа на данном катализаторе, являются бензол и нафталин, суммарный выход которых составляет 32,2% или более 96% от всех жидких продуктов. При повышении содержания НРП циркония в образце 4,0% Мо/ZSM-5 до 1,0% на- блюдается снижение, как степени превращения природного газа, так и выхода ароматических углеводородов. Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что наиболее высокой активностью и селективностью в отношении образования ароматических углеводородов из природ- ного газа обладает катализатор, содержащий в своем составе 4,0% НРП Мо и 0,5% НРП Zr. Исходя из состава полученных на различ- ных каталитических системах продуктов и зависимости их выхода и селективности образования от условий проведения процесса, можно предположить следующую схему превращения низших ал- канов С1—С5 на полифункциональном катализаторе 4,0 % Mo—0,5% Zr/ZSM-5: на активных центрах, содержащих частицы Мо, проис- ходит активация молекул метана и разрыв связи С—Н; на центрах, содержащих Zr, протекает дегидрирование присутствующих в при- родном газе предельных углеводородов С2—С5, а также образующих- ся промежуточных продуктов; на кислотных центрах самого цео- лита идет олигомеризация и циклизация интермедиатов с образо- ванием ароматических соединений. Вероятно, именно такое соче- тание свойств цеолита и вводимых в него металлов в виде нанораз- мерных порошков позволяет получить наиболее эффективный ка- тализатор, что может, в конечном итоге, привести в ближайшей Рис. 2. Конверсия природного газа и выход ароматических углеводородов на катализаторе 4,0% Mo/ZSM-5, содержащем различное количество НРП Zr (Треакции = 750°С, W = 1000 ч—1). АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1303 перспективе к решению актуальной проблемы рационального ис- пользования природного газа как дешевого и доступного сырья для получения ценных химических продуктов. Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке гран- та ИНТАС № 06-10000-13-8949. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. В. И. Бухтияров, М. Г. Слинько, Успехи химии, 70, № 2: 167 (2002). 2. Я. И. Исаков, Нефтехимия, 38, № 6: 404 (1998). 3. В. Г. Степанов, К. Г. Ионе, Химическая промышленность, 3: 59 (1996). 4. Л. Н. Восмерикова, Л. М. Величкина, Л. Л. Коробицына и др., Журнал при- кладной химии, 73, вып. 9: 1477 (2000). 5. А. В. Восмериков, А. Е. Ермаков, Л. Н. Восмерикова и др., Кинетика и ка- тализ, 45, № 2: 232 (2004). 6. Ma Ding, Shu Yuying, Han Xiuwen et al., J. of Catalysis, 189: 314 (2000). 7. Ma Ding, Shu Yuying, Han Xiuwen et al., J. Phys. Chem. B, 105: 1786 (2001). 8. В. И. Зайковский, А. В. Восмериков, В. Ф. Ануфриенко и др., Кинетика и катализ, 47, № 3: 396 (2006). 9. Х. М. Миначев, А. А. Дергачев, Известия РАН. Серия хим., 6: 1071 (1998). 10. А. В. Восмериков, Нефтегазовые технологии, 4: 31 (2000). 11. Б. И. Кутепов, Ароматизация углеводородов на пентасилсодержащих ка- тализаторах (Москва: Химия: 2000). Vosmerikova_nano.pdf _TABLE1_nano _TABLE2_nano

Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов

Institution

Ähnliche Einträge