СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО НОСИТЕЛЯ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2007 года по МПК B01J21/18 B01J32/00 B01J37/08 B01J37/12 

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 носителяУглеродный материалУплотнение исходного материалаСорбционная активность, мг/гКонверсия ацетилена, %Выход углерода, г/лДо физико-механического воздействияПосле физико-механического воздействияПотеря сорбционной активности, %Прототип--˜100не определялась-По примеру 11000,271401353,6По примеру 21000,231321255,3По примеру 3890,151251158,0По примеру 4100,051201099,2По примеру 51000,271401362,9По примеру 6-0,171291188,5

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.

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.

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.