Разработка научно-технологических основ производства катализаторов дегидрирования для синтеза изопрена (12.04.2010)

Автор: Гильманов Хамит Хамисович

CeO2 6,4 7,2

CaO 4,0 2,2

MgO 0,5 1,8

MoO3 - 2,1

Отработка условий приготовления железокалиевого катализатора.

Длительность смешения компонентов

Приготовление катализатора осуществляли методом мокрого смешения. Компоненты вводили в следующей последовательности: в раствор поташа при постоянном перемешивании добавляли соединения магния и кальция, затем соединения церия и молибдена, после чего засыпали оксид железа. Любая другая последовательность ввода компонентов не приводит к улучшению показателей процесса. Длительность смешения определялась экспериментальным путем (рис. 11). Оптимальное время смешения компонентов 3,5-4,0 ч.

Рис. 11 – Влияние длительности смешения исходных компонентов

на каталитическую активность образцов

Оптимизация давления формования катализаторной пасты

и температуры прокаливания катализаторов

Снижение активности катализатора в процессе его эксплуатации компенсируют постепенным подъемом температуры на 3-4 ?С в неделю, поэтому пористая структура катализатора должна обеспечивать протекание процесса дегидрирования в кинетической области. Тек стура катализатора в значительной степени определяется давлением формования, для оптимизации которого была приготовлена серия образцов одинакового химического состава при разных давлениях формования, определена их каталитическая активность. Пористая структура образцов по данным РПР представлена на рисунке 12.

Рис. 12 – Кривые распределения объема пор по радиусам (нм) катализаторов, полученных при давлениях прессования: 50 МПа (1), 150 МПа (2) и 275 МПа (3)

На основании полученных данных рассчитаны коэффициенты диффузии и модуль Тиле (табл.15). Из полученных данных следует, что при давлениях формования 50 и 150 МПа процесс протекает в кинетической области, а при более высоких давлении (275 МПа) в диффузионной за счет формирования пор в области менее 100 нм, которые формируются в результате развития мостиков спайки между вторичными частицами катализатора, что подтверждается СЭМ (рис. 13). Оптимальное давление формования катализаторной пасты 200-250МПа.

Таблица 15 – Экспериментальные и расчетные величины для расчета модуля Тиле

МПа Sуд*,

м2/г Vпор*,

см3/г ? Rср,

мкм Dэ, м2/ч wС5Н10, моль/(м2·ч)·103 МодульТиле

** *** ** *** ** ***

50 7,4 0,43 0,93 7,77 9,58 9,67 0,77 0,93 0,13 0,14

150 8,0 0,36 0,84 5,44 6,71 6,77 0,76 0,92 0,23 0,25

275 13,0 0,16 0,40 0,24 0,30 0,30 0,81 0,92 2,37 2,51

Примечание * Получены методом ртутной порометрии, **Т=600 ?С, ***Т=615 ?С

а) б)

Рис. 13 - Микрофотографии образцов с давлением прессования 50 (а) и 275 (б) МПа

Для оптимизации температуры прокаливания катализаторов термообработанные при разных температурах образцы исследовали методами РФА и СХА и определяли их каталитическую активность (табл. 16). Из полученных данных следует, что наибольшее содержание ферритной фазы образуется при температуре прокаливания 750 ?С в течение 3 часов и скорости подъема температуры 10 ?С/мин.

Таблица 16 – Результаты каталитических испытаний образцов катализатора

T, °С* Каталитические показатели, масс. % ?, ч**

Каталитические показатели, масс. % w,

°С /мин***

Каталитические показатели, масс. %

650 47,7 88,6 1 46,7 90,6 - - -

750 49,9 91,1 3 49,9 91,1 10 49,5 90,1

850 36,0 88,1 4 48,0 90,2 20 49,3 89,9

950 32,9 90,3 5 43,2 90,6 30 48,5 89,5

1050 30,2 90,5 7 41,5 91,3 40 48,2 89,7

Примечание: * В течение 3 ч с максимальной скоростью нагрева, ** при 750 °С с максимальной скоростью нагрева, *** при 750 °С в течение 3 ч

Рис. 14 – Принципиальная технологическая схема производства катализатора: 1-реактор, 2-смеситель, 3-бак, 4-вентиляторный агрегат, 5-гранулятор, 6-сушилка ленточная, 7-калорифер, 8-вентиляторный агрегат, 9-вентиляторный агрегат, 10-бункер, 11-контейнер, 12-прокалочная печь, 13-циклон, 14-весы платформенные

Промышленная реализация технологии производства


загрузка...