Предпосылкой для регулирования размеров наночастиц благородного металла на поверхности носителя стала разработка составов и способов приготовления оригинальных нитратных растворов предшественников, содержащих полиядерные гидроксокомплексы активного металла с узким распределением коллоидных частиц по размерам. Установлено, что стабильные двумерные агрегаты со структурой, близкой наночастицам оксидов благородного металла, доминирующие в нитратных растворах предшественников, наследуются в структуре катализаторов. На их основе разработаны уникальные и не имеющие аналогов в мире приемы регулирования размеров однородных наночастиц благородного металла (Pt, Pd) на поверхности оксидных носителей в широком диапазоне размеров от 1 до 20 нм. Именно синтез моноразмерных частиц активного металла на поверхности позволил выявить ряд корреляций между активностью катализаторов в различных реакциях окисления и гидрирования и размером частиц активного компонента, что было невозможно ранее, поскольку подобные исследования в мире проводились на объектах с полидисперсным распределением частиц по размерам. Наиболее ярко выраженный наноразмерный эффект был продемонстрирован на реакции полного окисления метана, в которой установлено наличие узкого максимума удельной активности наночастиц Pt при размере наночастиц 2 нм. Дано количественное теоретическое обоснование наблюдаемому эффекту.
С использованием наноразмерных эффектов для создания новых катализаторов были разработаны методы тонкого регулирования размера и состояния частиц активного компонента, а также выявлены зависимости каталитической активности от размера частиц, электронных или структурных характеристик активного компонента в условиях, максимально приближенных к используемым на практике. Учитывая объемы производства катализаторов на основе благородных металлов в России, практическая экономия от внедрения катализаторов с оптимизированным размером частиц активного металла может составить 500 млн руб. в год.
Размерные эффекты в катализе на наночастицах металлов
(ИК СО РАН, д.х.н. Молчанов В.В., д.х.н. Исупова Л.А., к.х.н. Пахомов Н.А., к.т.н. Кашкин В.Н.)
Технология производства носителя и нового катализатора освоена на промышленных мощностях ЗАО «Алтайлюминофор» (г. Яровое, Алтайский край). Наработаны и проведены испытания опытно-промышленных партий катализатора в объеме 300 тонн в процессе дегидрирования изобутана в изобутилен на ООО «Тобольскнефтехим» (г. Тобольск), входящего в состав ОАО «Сибур Холдинг». В настоящее время новая модификация катализатора поставляется на ООО «Тобольскнефтехим» и ОАО Каучук , г. Волжский.
высокой термической стабильностью и устойчивостью к дезактивации коксовыми отложениями, что позволит увеличить срок эксплуатации катализатора.
высокой прочностью на истирание (не менее 94-96%), что позволяет существенно снизить расход катализатора на тонну получаемого олефина;
более высокой активностью по сравнению с промышленным катализатором ИМ-2201 в реакции дегидрирования низших С4-С5 парафинов, что позволяет в зависимости от типа реактора снизить температуру дегидрирования на 10-20`С по сравнению с промышленными условиями его эксплуатации, повысив при этом выход олефинов и селективность процесса на 2-4%;
В ИК СО РАН на модернизированной установке «Цефлар» барабанного типа отработаны режимы центробежной термоактивации гиббсита с целью получения оптимизированного носителя - продукта ЦТА. Показано, что новая модификация катализатора обладает:
Микросферический алюмохромовый катализатор используется на десяти российских заводах в процессах дегидрирования изобутана или изопентана в кипящем слое катализатора. В настоящее время практически на всех установках используется отечественный катализатор марки ИМ-2201. Катализатор характеризуется низкой механической прочностью на истирание и малым сроком службы. В результате потребность в катализаторе составляет от 10 до 14 тысяч тонн в год.
В Институте катализа СО РАН совместно с Алтайской краевой расчетной палатой (г. Барнаул) разработана новая модификация микросферического алюмохромового катализатора дегидрирования низших С4-С5 парафинов с использованием в качестве носителя продукта центробежной термоактивации гиббсита. Разработанный катализатор характеризуется высокой активностью, прочностью на истирание, термической стабильностью и устойчивостью к истиранию.
Новые катализаторы дегидрирования углеводородов в производстве синтетического каучука
(ИК СО РАН, д.т.н. Носков А.С., к.т.н. Чумаченко В.А.)
Данная разработка способствует замещению сельскохозяйственного сырья пищевого назначения (растительных масел) при производстве стеариновой кислоты (экономия пищевого сырья в производстве стеариновой кислоты составит около 20 тыс. т/год), удешевлению её производства, а также позволяет создать экологически чистое производство. В целом, разработка носит социальную направленность утилизация отходов масложирового производства, экономия пищевого сырья и обеспечение населения высококачественной продукцией.
На основе произведенного на ОАО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза» палладиевого катализатора гидрирования начата эксплуатация колонны гидрирования отходов масложировой продукции - дистиллированных жирных кислот (ДЖК) в саломас с последующим получением стеариновой кислоты. На основе вовлечения в производство отходов масложировой продукции в 2008 г. на ОАО «Нэфис Косметикс» произведено дополнительной продукции (стеариновой кислоты) более чем 5 тыс. тонн. Годовой экономический эффект составляет 770 млн. руб., причем экономия затрат на сырье достигает 450 млн. руб., а себестоимость продукции снижается более, чем в 2 раза.
В 2008 г. был впервые введен в промышленный оборот на ОАО «НЭФИС Косметикс» (г. Казань) палладиевый катализатор и процесс гидрирования растительных масел и дистиллированных жирных кислот. Палладиевый катализатор разработан на основе нанопористого синтетического углеродного материала «сибунит». По сравнению с применяемыми в настоящее время в промышленности никелевыми катализаторами вновь разработанный катализатор позволяет осуществлять процесс гидрирования в более мягких условиях по давлению и температуре (снижение на 70-100`С), что обеспечивает расширение сырьевой базы и вовлечение в переработку отходов масложировой продукции.
Новое поколение катализаторов гидрирования растительных масел
Пр. академика Лаврентьева 5, Новосибирск, Россия, 630090Тел.: +7 (383) 330-82-69, факс: +7 (383) 330-80-56, E-mail:
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН - Важнейшие результаты 2008 года
Комментариев нет:
Отправить комментарий