СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО НОСИТЕЛЯ ДЛЯ КАТАЛИЗАТОРОВ Российский патент 2009 года по МПК B01J32/00 B01J21/18 

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 сырьеУсловия сушки сажевой пастыУсловия выдерживания сажевой пасты в инертеУсловия уплотненияУсловия воздействия окисляющего агентаУдельная поверхность материала,
м²/гТемпература,
°СВремя, минТемпература, °СВремя, минТемпература,
°СУвеличение массы, %Температура, °СУменьшение массы, %1Сажевая паста130180750120450100750305802150170800100550220900606203140160850110500300800606804110170Грануляция пасты не возможна5160170615014071502008150170900100550220900603909150170700100550220900604101015017080090550220900604001115017080015055022090060410121501708001006502209006035013150170800100400Уплотнение материала не происходит141501708001005509090060400151501708001005503209006036016150170800100550220700603201715017080010055022095060270181501708001005502209005110191501708001005502209007020020150170800100550Уплотнение материала не происходит21СажаСтадии отсутствуют65010065050420

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.

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%,