CC BY
1UO'K: 66.095.21.097
d 10.5281/zenodo. 11220688
Al203-Cl/Pd KATALIZATORLARINI SINTEZ QILISH
Karshiyev Murodulla Turayevich
(dosent., t.f.f.d. PhD) — Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti, Qarshi shahri, O 'zbekiston E-mail: murodullaqarshiyev33@gmail. com
Annotatsiya. Hozirgi kunda dunyoda katalizatorlarni sintez qilish va sintez qilingan katalizatorlar asosida yangi neft mahsulotlarini olish asosiy dolzarb muammolardan biri hisoblanadi. Ushbu ishda katalizatorlarning izomerlash qobiliyatini oshirish maqsadida katalizator tashuvchi alyuminiy oksidi vodorodxlorid bilan ishlov berildi. Bundan asosiy maqsad, alyuminiy oksidini kislotalilik darajasini oshirish bo'lib, katalizatorlarning kislotalilik darajasi, uning izomerlash qobiliyatiga bevosita bog'liqdir, ya'ni katalizatorning kislotalilik darajasi qancha yuqori bo 'lsa, uning izomerlash qobiliyati ham shuncha yuqori bo 'ladi. Ushbu olingan natijalar katalizatorlarning bir-biriga yaqin xossalarni namoyon etganini ko 'rsatmoqda. Buni ushbu katalizatorlarning asosi alyuminiy oksididan iboratligi, shimdirilgan metallarning konsentratsiyasi deyarli bir-biriga yaqinligi bilan izohlash mumkin. Shu o'rinda quyidagini ta'kidlash joiz, sorbsion ko'rsatkichlar bo'yicha ushbu katalizatorlarning ko'rsatkichlari sanoatda qo'llani-layotgan izomerizatsiya katalizatorlari ko 'rsatkichlariga yaqin ekanligi namoyon bo 'ldi. Olingan katalizatorlarning ishqalanishga qarshi mustahkamligi GOST 16188-2015 bo 'yicha aniqlandi. Ushbu standart katalizatorlar va sorbentlarni mexanik ishqalanishga mustahkamligini aniqlash uchun mo'ljallangan. Ushbu usul katalizator namunasini ma 'lum bir barqaror tezlikda aylanuvchi metall sterjenni temir barabanda aylanishiga asoslangan. Bunda katalizatorning mustahkamligi ma 'lum bir vaqt mobaynida aylanishlardan keyin o 'zgarishsiz qolganligi keltirilib o 'tilgan.
Kalit so 'zlari: palladiy nitrat tuzi, nitrat kislota, vodorod peroksidi, sorbsiya, volyumetr, adsorbat gaz, sorbsiya, kondensatsiya, adsorbent, mezog 'ovak.
Аннотация. В настоящее время синтез катализаторов и производство новых нефтепродуктов на основе синтезированных катализаторов является одной из основных актуальных проблем в мире. В данной работе для повышения изомери -
СИНТЕЗ КАТАЛИЗАТОРОВ AkO3-Cl/Pd
Каршиев Муродулла Тураевич
(PhD), доцент кафедры. "Технология переработка нефти и газа " Каршинский инженерно-экономический институт, Карши, Узбекистан
зационной способности катализаторов носитель катализатора оксид алюминия обрабатывали хлористым водородом. Основной целью этого является повышение уровня кислотности оксида алюминия, а уровень кислотности катализаторов напрямую связан с его способностью к изомеризации, то есть чем выше уровень кислотности катализатора, тем выше его способность к изомеризации. Полученные результаты показывают, что катализаторы имеют схожие свойства. Это можно объяснить тем, что основу этих катализаторов составляет оксид алюминия, а концентрации закаленных металлов практически близки друг к другу. Здесь следует отметить, что показатели этих катализаторов по показателям сорбции близки к показателям катализаторов изомеризации, применяемых в промышленности. Антифрикционную прочность полученных катализаторов определяли по ГОСТ 16188-2015. Этот стандарт предназначен для определения стойкости катализаторов и сорбентов к механическому трению. Этот метод основан на вращении образца катализатора в железном барабане с металлическим стержнем, вращающимся с определенной постоянной скоростью. Было отмечено, что прочность катализатора остается неизменной после циклов в течение определенного периода времени. Ключевые слова: нитрат палладия, азотная кислота, перекись водорода, сорбция, объемный, газовый адсорбат, сорбция, конденсация, адсорбент, мезопористый.
SYNTHESIS OF AkOs-Cl/Pd CATALYSTS
Karshiev Murodulla
(PhD), Associate Professor of the Department "Oil and Gas Processing Technology " Karshi Engineering-Economics Institute,
Karshi, Uzbekistan
Abstract. Currently, the synthesis of catalysts and the production of new petroleum products based on synthesized catalysts is one of the main pressing problems in the world. In this work, to increase the isomerization ability of the catalysts, the catalyst support, aluminum oxide, was treated with hydrogen chloride. The main purpose of this is to increase the acidity level of the alumina, and the acidity level of the catalysts is directly related to its isomerization ability, that is, the higher the acidity level of the catalyst, the higher its isomerization ability. The results obtained show that the catalysts have similar properties. This can be explained by the fact that the basis of these catalysts is aluminum oxide, and the concentrations of hardened metals are almost close to each other. It should be noted here that the sorption performance of these catalysts is close to that of isomerization catalysts used in industry. The antifriction strength of the resulting catalysts was determined according to GOST16188-2015. This standard is intended to determine the resistance of catalysts and sorbents to mechanical friction. This method is based on rotating a catalyst sample in an iron drum with a metal rod rotating at a certain constant speed. It was observed that the strength of the catalyst remained unchanged after cycling for a certain period of time.
Keywords: palladium nitrate, nitric acid, hydrogen peroxide, sorption, volumetric, gas adsorbate, sorption, condensation, adsorbent, mesoporous.
www.srt-iournal.uz
113
Kirish. Dunyoda ichki yonuv dvigatelli avtotransportlar sonining ortib borishi motor yoqilg'ilariga bo'lgan talabning ham oshishiga sabab bo'lmoqda. Motor yoqil-g'ilari, xususan avtomobil benzinlari katta miqdordagi iste'moli ekologik vaziyatni jiddiylashishiga asosiy omillardan biri bo'lib hisoblanadi va shu sababli ushbu turdagi motor yoqilg'ilariga qo'yilgan ekologik talablar kuchaytirib borilmoqda. Ushbu ekologik talablarga muvofiq, yoqilg'i neft mahsulotlari tarkibida kam aromatik ug-levodorodlar saqlagan, yuqori oktan soniga ega bo'lgan avtomobil benzini fraksiyalarini ishlab chiqarish katta ahamiyat kasb etadi.
Jahonda neft mahsulotlarini ekologik xossalarini yaxshilash va bu orqali ularing atrof-muhitga salbiy ta'sirini kamaytirish bo'yicha maqsadli ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. Avtomobil benzinlarini oktan sonini oshirishning ko'plab usullari mavjud bo'lib, ular orasida past oktanli yengil benzin fraksiyalarini bifunksional kataliza-torlar ishtirokida izomerizatsiyalab, tarkibida 70% gacha izotuzilishli uglevodo-rodlardan tarkib topgan izomerizat ishlab chiqarishga yo'naltirilgan texnologiyalarni ishlab chiqishga alohida e'tibor qara-tilmoqda.
Respublikamizda motor yoqilg'ilari, xususan avtomobil benzinlarini sifatini Yevrostandart talablarigacha yetkazish borasida ko'plab ilmiy va amaliy natijalarga erishilmoqda. Ushbu yo'nalishda avtomobil benzinlarini ishlab chiqarish qurilma lini-yalariga past oktanli benzin fraksiyalaridan yuqori oktanli benzin komponentlarini olish imkonini beruvchi zamonaviy ishlab chiqarish jarayonlariga tadbiq qilish borasida muhim natijalar olingan. Shu nuqtai na-zardan, yuqori sifatli Yevropa ekologik ta-lablariga javob beruvchi avtomobil ben-
zinlari ishlab chiqarish imkonini beruvchi izomerizatsiya jarayonlarini joriy etish va ushbu jarayonlar uchun yuqori samaradorlik va selektivlikka ega katalizatorlar sintez qilish va amaliyotga joriy etish muhim ahamiyat kasb etadi.
Adabiyotlar tahlili va mеtodlar. Keyingi yillarda palladiyli katalizatorlarga bo'lgan talab ortayotganligini hisobga olgan holda quyidagi tartibda katalizatorning tay-yorlanish tartibi va tarkibi keltirilgan.
Katalizatorlarni sintez qilish uchun kerakli reagentlar:
1. Pd(NO3)2 tuzi;
2. 56 % li nitrat kislota;
3. 30 % li vodorodperoksidi;
4. Distillangan suv;
5. Vodorod xlorid bilan ishlov berilgan shariksimon alyuminiy oksidi.
Katalizatorlarning izomerlash qobili-yatini oshirish maqsadida katalizator tashuv-chi alyuminiy oksidi vodorod xlorid bilan ishlov berildi. Bundan asosiy maqsad, alyuminiy oksidini kislotalilik darajasini oshirish bo'lib, katalizatorlarning kislotalilik darajasi, uning izomerlash qobiliyatiga be-vosita bog'liqdir, ya'ni katalizatorning kislotalilik darajasi qancha yuqori bo'lsa, uning izomerlash qobiliyati ham shuncha yuqori bo'ladi.
Katalizatorlar tashuvchiga aktiv kom-ponentlarni shimdirish usulida olindi. Katalizator namunalarini olish 3 bosqichda amal-ga oshirildi. Birinchi bosqich, shimdiri-luvchi eritma tayyorlash bosqichi bo'lib, bunda metall tuzlari distillangan suvda eritilib, ularning suvli eritmasi tayyorlanadi. Ikkinchi bosqich, tashuvchini tayyorlash bosqichi bo'lib, bunda xlorlangan alyuminiy oksidi 80-100 0C haroratda 1 soat mobay-nida quritiladi va tarkibida palladiy saq-lovchi shimdiriluvchi eritmaga solinadi.
Uchinchi bosqich, shimdirilgan tashuvchi 120 0С haroratda 4 soat mobaynida quritildi va so'ngra 500 0С haroratda 10 soat mobaynida toblanadi.
Olingan katalizatorlarning tarkibi 1-jadvalda keltirilgan.
Ushbu olingan katalizatorlarda palla-diyning miqdori 0,1 dan 0,5 % gacha oshirilib borildi.
Sintez qilingan katalizator namuna-larining g'ovak strukturalarini adsorbsion usulda aniqlash
Nanog'ovakli materiallarni solishtirma yuzasini tahlil qilish uchun (g'ovaklarning o'ichami 0,4 dan 500 nm gacha), odatda sorbsion volyumetrik qurilmalar qo'llani-ladi. Ushbu usul gazning qattiq jismda doimiy kriogen haroratda va bosimni bosqichma-bosqich oshirib borish orqali sorbsiyalanishiga asoslangan. Bunda tadqiq etilayotgan katalizator namunasi vakuum sharoitda yoki ma'lum bir haroratda dinamik gaz atmosferasida qizdirish yo'li bilan tozalanadi. Tozalashdan keyin namuna joy-lashtirilgan yacheykaga kam miqdorda ad-sorbat gaz beriladi. Ushbu sorbat mole-kulalari yuzada kondensatsiyalanadi va sekinlik bilan monoqatlam hosil qiladi. Monoqatlam hosil bo'lishiga ketgan gaz miqdori, uning molekulalarini ko'rsat-
kichlari va namuna massasini bilgan holda, materialning solishtirma yuza ko'rsatkichini hisoblash mumkin. Bunda odatda Brunauer-Emmet-Teylor nazariyasi qo'llaniladi. Bosimni yanada bosqichma-bosqich oshirib borish gazning adsorbat yuzasini o'rab olish
1-jadval
kuzatiladi va natijada sorbent g'ovaklarini kondensatsiyalangan gaz to'ldirib boradi. Past bosimda eng kichik g'ovaklar to'lsa, yuqori bosimda eng katta g'ovaklar to'ladi. Ushbu gazning to'yinishga teng bo'lgan bosim ostida esa barcha g'ovaklar to'ladi. Shunday qilib, sorbsiyalangan gazning bosi-miga hajmning bog'liqligini bilib, tadqiq etilayotgan materialda g'ovak o'lcham-larning tarqalishi va g'ovaklarning hajmini aniqlashimiz mumkin.
BET usuli qattiq jismning yuza may-donini hisoblashda keng tarqalgan usul bo'lib, quyidagicha hisoblanadi:
P/Po _ 1 | (C-1)p/p0 a(1-p/Po) amC amC ( 1
bu yerda: p/p0 - sistemadagi bosimning kondensatsiya bosimiga nisbati, a -adsorbsiya kattaligi %, am - adsorbent yuzasidagi monoqatlam hajmi m3, C -birinchi qatlamdagi adsorbsion muvozanat konstantasi va kondensatsiya konstantalari nisbatlari.
Olingan katalizatorlarning tarkibi
Olingan katalizator namunasining nomi PdO miqdori, % mass Xlorlangan y-Al2O3 miqdori, % mass
Al203-Cl/Pd-1 0,1 99,9
Al203-Cl/Pd-2 0,2 99,8
Al203-Cl/Pd-3 0,3 99,7
Al203-Cl/Pd-4 0,4 99,6
Al203-Cl/Pd-5 0,5 99,5
Yuza maydonini hisoblash uchun adsorbsiyaning a doimiy haroratda bosimlar nisbatiga p/p0 bog'liqligi tajribalar yordamida olinadi (inert gazning adsorb-siyasi izotermasi), shundan so'ng 1-tengla-maga qo'yilib, am aniqlanadi va so'ngra monoqatlamdagi molekulalar soni hisob-lanadi. Bir molekulaning qancha maydonni egallashini bilgan holda, turli formadagi va g'ovakdagi adsorbentlarning umumiy maydonini aniqlash mumkin. BET usuli nisbiy bosim p/p0 =0,05-0,35 intervallar oralig'ida 5-10 % aniqlikda yuza maydonlarni aniq-lashda qo'llaniladi. Qattiq g'ovakli jism-larning g'ovaklilik darajasini yanada aniq-
4 soat mobaynida quritildi. Quritilgandan so'ng namuna eksikatorda joylashtirildi.
Namuna byuks kolbasiga namunadan 3-4 marotaba ko'p bo'lgan distillangan suv bilan qo'shimcha quyiladi va 10 daqiqa mobaynida saqlanadi, agarda byuks kolbasi chayqatilganda havo pufakchalari hosil bo'lsa, unda suyuqlik ostida katalizator namunalari yana 10 daqiqa mobaynida saqlanadi. Namuna faqatgina havo pufakchalari chiqmay qolgandan so'ng to'x-tatiladi. So'ngra suyuqlik filtr qog'ozdan o'tkazildi va nam namunali byuks kolbasi o'lchanadi va quyidagi formula orqali namlik yutish qobiliyati aniqlanadi:
Katalizatorlarning sorbsion ko'rsatkichlari
2-jadval
Olingan katalizator Makrog'ovaklar Mezog'ovaklar Solishtirma
namunasining nomi hajmi, sm3/gr hajmi, sm3/gr yuza, m2/gr
Al203-Cl/Pd-1 0,515 0,142 95
Al203-Cl/Pd-2 0,520 0,175 98
Al203-Cl/Pd-3 0,512 0,55 96,5
Al203-Cl/Pd-4 0,525 0,185 99
Al203-Cl/Pd-5 0,530 0,210 98,7
roq hisoblash uchun (umumiy g'ovakli tuzilmada turli diametrli g'ovaklarni hisoblash) adsorbsiya izotermasi bo'yicha qo'shimcha hisoblash modellari qo'llaniladi.
Sintez qilingan katalizatorlarning g'o-vak tuzilishlarini (mezog'ovak hajmi, so-lishtirma yuza) azotni past haroratda sorbsiyalash NOVAW qurilmasida aniq-landi.
Katalizatorlarning makrog'ovaklari hajmini granulalarning namlikni yutilishiga qarab quyidagicha aniqladik:
Namuna 2 gr dan kam bo'lmagan miqdorda quritish shkafida 110 0С haroratda
x =
m2-m1 mj
(2)
bu yerda: m1 —quruq namuna massasi gr; m2 —nam namuna massasi gr; m2 — mi —yutilgan suyuqlik miqdori, gr.
Katalizatorning namlik yutish hajmi sm3/gr aniqlandi, bunda suvning xona sharoitidagi zichligi 0,9975 gr/sm3.
Sintez qilingan katalizatorlarning sorbsion ko'rsatkichlari 2-jadvalda keltirilgan.
Muhokama. Ushbu ilmiy tadqiqot ishida yengil benzin fraksiyasini izome-rizatsiyalash uchun xlorlangan alyuminiy oksidi asosida bir nechta palladiyli kata-lizatorlar ishlab chiqildi. Olingan katalizator
www.srt-iournal.uz 116
3-jadval
To'g'ridan-to'g'ri haydalgan benzinning b.q.h. - 700С haroratlar oralig'ida
Uglevodorodlar guruhi Miqdori, % TUOS (Tadqiqot usulida oktan soni)
Parafin uglevodorodlar 88,45 70
Naften uglevodorodlar 10,98
Aromatik uglevodorodlar 0,57
namunalari pentan va geksanni izomeri-zatsiyalash jarayonida yuqori natijalarni ko'rsatdi. Palladiyli katalizatorlar uchun optimal sharoit harorat 140 0С va bosim 3 MPa ekanligi aniqlandi. Ushbu haroratdan pastki haroratda katalizatorning aktivligi va selektivligi past bo'lgan bo'lsa, 140 0С dan yuqori haroratda izomerizatsiya jarayonida boshqa yonaki reaksiyalarning ko'payishi va tezlashishi, buning natijasida maqsadli kom-ponentlar miqdorining kamayishi kuzatildi.
Yuqoridagilarni inobatga olgan holda, harorat 140 0С va bosim 3 MPa ostida b.q.h. - 70 0С haroratlar oralig'ida qaynovchi benzin fraksiyasi izomerizatsiya jarayonidan o'tkazildi. Izomerizatsiya jarayoni xomash-yosi bo'lgan yengil benzin fraksiyasining uglevodorod guruh tarkibi va TUOS 3-jadvalda keltiriligan.
Natijalar. Katalizatorlarning bir-biriga
yaqin xossalarni namoyon etganini ko'rsat-moqda. Buni ushbu katalizatorlarning asosi alyuminiy oksididan iboratligi, shimdirilgan metallarning konsentratsiyasi deyarli bir-biriga yaqinligi bilan izohlash mumkin. Shu o'rinda quyidagini ta'kidlash joiz, sorbsion ko'rsatkichlar bo'yicha ushbu katalizatorlarning ko'rsatkichlari sanoatda qo'llani-layotgan izomerizatsiya katalizatorlari ko'r-satkichlariga yaqin ekanligi namoyon bo'ldi.
Xulosa. O'tkazilgan tadqiqotlar natijasida quyidagilarga erishildi. Katalizatorlarni sintez qilish uchun kerakli reagentlar olindi, olingan katalizatorlarning tarkibi o'rganildi, sintez qilingan katalizator namunalarining g'ovak sturukturalarini absorbsion usulda aniqlandi, va katalizatorning sorbsion ko'rsatkichlari o'rganildi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. Махмудов М.Ж., ^аршиев М.Т. Катализаторы скелетной изомеризации алканов. Ijorces. International journal of conference series on education and social sciences. Turkey 2022 year. 80-82 p.
2. Махмудов М.Ж., ^аршиев М.Т. Нанодисперсные палладиевые катализаторы изомеризации алканов. Ijorces. International journal of conference series on education and social sciences. Turkey 2022 year. 83-86 p.
3. М.Ж.Махмудов., У.К.Ахмедов., М.Т.Каршиев. Исследование процесса изомеризации и гидроизомеризции бензолсодержащей фракции бензина с использованием катализатора ALNIW-CL / Международный научный журнал «Universum: технические науки» Москва -2022, - С. 65-67.
4. М.Ж.Махмудов., М.Т.Каршиев. Бензин фракцияларининг изомеризацияланиш реакцияларини механизми ва термодинамикаси / Научно-методический журнал Серия: Естественно-технические науки. Социальные и экономические науки. Филологические науки Нукус 2022 год, -№ 2. - С. 25-27.
5. М.Ж.Махмудов., У.К.Ахмедов., М.Т.Каршиев. Исследование процесса изомеризации бензолсодержащей фракции бензина с использованием катализатора ALNIWCU-CL / Международный научный журнал «Universum: технические науки» Москва -2022, - С. 41-43.
6. М.Ж.Махмудов., М.Т.Каршиев. Пентан-гексан фракцияларининг изомеризацияланиш реакцияларини механизми ва термодинамикаси / Фан ва технологиялар тараккиёти Илмий - техникавий журнал Бухоро-2022, -№ 2. 4045 б.
7. Махмудов М.Ж., Нарметова Г.Р. Исследование сорбционной емкости синтетического цеолита NeX по бензолу в динамических условиях из жидкой фазы // Нефтепереработка-2016: Международная научно-практическая конференция. Уфа-2016. С. 112-113.
8. Махмудов М.Ж., Нарметова Г.Р. Исследование автомобильного бензина АИ-80 с целью улучшения его свойств // Узбекский химический журнал. -2016. -№4. С. 85-89.
9. Махмудов М.Ж., Мирзаева М.М., Хамидов Б.Н., Нарметова Г.Р. Определение сорбционной емкости синтетического цеолита NaX в динамических условиях из жидкой фазы по ароматическим углеводородам бензина // Узбекский химический журнал. -2016. -№3. С. 35-39.
10. М.Ж. Махмудов, Г.Р. Нарметова, Р.Р. Хайитов, Б.З. Адизов, Г.Р.Бозоров Модификация низкооктанового бензина для улучшения его эколого-эксплуатационных характеристик. Монография. Изд. Навруз. Ташкент 2019. 240 с.
11. Махмудов М.Ж., Ахмедов У.К. Автомобильные бензины и пути повышения их фазовой и детонационной стабильности. Монография. Изд. Навруз. Ташкент 2020. 234 с.
12. A.N.Shakun, Some stability aspects of new zeolite containing catalysts for selective hydrocracking / A.N.Shakun, Yu.P.Yas'yan, S.M.Litvinova // Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel. 2001. V. 2. P. 39-40.
13. Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. -Новосибирск: Наука, 1999. -470 с.
