способ получения углеродного носителя для катализаторов

Формула изобретения

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%,

Описание изобретения к патенту

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-C ₄, 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 м ²/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 сырье	Условия сушки сажевой пасты		Условия выдерживания сажевой пасты в инерте			Условия уплотнения		Условия воздействия окисляющего агента		Удельная поверхность материала, м2/г
		Температура, °С	Время, мин	Температура, °С	Время, мин		Температура, °С	Увеличение массы, %	Температура, °С	Уменьшение массы, %
1	Сажевая паста	130	180	750	120		450	100	750	30	580
2		150	170	800	100		550	220	900	60	620
3		140	160	850	110		500	300	800	60	680
4		110	170	Грануляция пасты не возможна
5		160	170
6		150	140
7		150	200
8		150	170	900	100	550		220	900	60	390
9		150	170	700	100	550		220	900	60	410
10		150	170	800	90	550		220	900	60	400
11		150	170	800	150	550		220	900	60	410
12		150	170	800	100	650		220	900	60	350
13		150	170	800	100	400		Уплотнение материала не происходит
14		150	170	800	100	550		90	900	60	400
15		150	170	800	100	550		320	900	60	360
16		150	170	800	100	550		220	700	60	320
17		150	170	800	100	550		220	950	60	270
18		150	170	800	100	550		220	900	5	110
19		150	170	800	100	550		220	900	70	200
20		150	170	800	100	550		Уплотнение материала не происходит
21	Сажа	Стадии отсутствуют				650		100	650	50	420