способ получения углеродного носителя катализатора

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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, С ₃Н₆ - 0,2-1, С₂ Н₂ - 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 м ²/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 м ²/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 носителя
Углеродный материал	Уплотнение исходного материала		Сорбционная активность, мг/г
	Конверсия ацетилена, %	Выход углерода, г/л	До физико-механического воздействия	После физико-механического воздействия	Потеря сорбционной активности, %
Прототип	-	-	˜100	не определялась	-
По примеру 1	100	0,27	140	135	3,6
По примеру 2	100	0,23	132	125	5,3
По примеру 3	89	0,15	125	115	8,0
По примеру 4	10	0,05	120	109	9,2
По примеру 5	100	0,27	140	136	2,9
По примеру 6	-	0,17	129	118	8,5

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.