CC BY
6UO'K: 677.023 - 10.5281/zenodo. 13384812
FISCHER-TROPSCH SINTEZI ORQALI Na -ASOSIDA BOYITILGAN Fe-Zn TARKIB KATALIZATORLARDA OLEFIN ISHLAB CHIQARISH
Egamnazarova Fazilat Do'stqobilovna
(NGQIT) kafedrasi assistenti, Qarshi muhandislik iqtisodiyot instituti, Qarshi, O'zbekiston
Qo'yboqarov Oybek Ergashovich
Texnika fanlari falsafa doktori, Qarshi muhandislik iqtisodiyot instituti, Qarshi, O'zbekiston E-mail: oybek.kuyboqarov@!mail.ru
Panjiyev Ulug'bek Rustamovich
Kimyo fanlari falsafa doktori, Qarshi xalqaro universitet O 'quv ishlari bo 'yicha prorektori, Qarshi, O'zbekiston
Annotatsiya. Ushbu tadqiqotda, Fischer-Tropsch sintezini (FTS) amalga oshirishda chiziqli alfa-olefinlar (a-olefinlar) ishlab chiqarishning iqtisodiy salohiyatini oshirish uchun Na bilan boyitilgan Fe-Zn tarkibli katalizatorlar o'rganilgan. Tadqiqot Na0.2/Fe1Zn1.2Ox katalizatorining optimal sharoitlarda singazni 340oC va 2,0 MPa haroratda chiziqli a-olefinlarga aylantirishda yuqori katalitik faollik va barqarorlikni ko'rsatishini aniqladi. Katalizatorlarning olefin selektivligi 61,3% ga yetdi, bu esa uglevodorod rentabelligini 49,7% gacha oshirdi. Reaksiya davomida a-olefinlarning tarmoqlangan parafinlarga aylanishi kam bo 'lib, katalizatorning samaradorligi boshqa katalizatorlarga nisbatan yuqori bo 'ldi.
Kalit so'zlar: etilen, karbonat angidirid, konversiya, temir, natriy, rux.
ПРОИЗВОДСТВО ОЛЕФИНОВ СИНТЕЗОМ ФИШЕРА-ТРОПША НА ОСНОВЕ Na, ОБОГАЩЕННЫХ Fe-Zn КАТАЛИЗАТОРАХ
Эгамназарова Фазелат Куйбокаров Ойбек
Дусткобиловна
Каршинский инженерно-экономический институт, Карши, Узбекистан
Эргашович
доктор философии технических наук, Каршинский инженерно-экономический институт, Карши, Узбекистан
Панджиев Улугбек Рустамович
доктор философии по химии, Каршинский международный университет Проректор по учебной работе, Карши, Узбекистана
Аннотация. В этом исследовании рассматривалась возможность увеличения экономического потенциала синтеза Фишера-Тропша (FTS) путем производства линейных альфа-олефинов (а-олефинов) с использованием катализаторов на основе Ее^п, обогащенных Ыа. Исследование показало, что катализатор Nao.2ZFe1Zn1.2Ox при оптимальных условиях способен эффективно превращать синтез-газ в линейные а-олефины при температуре 340 °С и давлении 2,0 МПа, демонстрируя высокую каталитическую активность и стабильность. Селективность по олефи-
нам достигла 61,3%, что привело к выходу углеводородов на уровне 49,7%. В ходе реакции наблюдалось незначительное превращение а-олефинов в разветвленные парафины, что указывает на высокую эффективность катализатора по сравнению с другими.
Ключевые слова: этилен, диоксид углерода, конверсия, железо, натрий, цинк.
PRODUCTION OF OLEFINS BY FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS BASED
ON Na, ENRICHED Fe-Zn CATALYSTS
Egamnazarova Fazelat Dustkobilovna
Karshi Engineering-Economics Institute, Karshi, Uzbekistan
Kuybokarov Oybek Ergashovich
Doctor of Philosophy of Technical Sciences, Karshi Engineering-Economics Institute, Karshi, Uzbekistan
Panjiev Ulugbek Rustamovich
PhD in Chemistry, Karshi International University Vice Rector for Academic Affairs, Karshi, Uzbekistan
Abstract. This study explored the potential for increasing the economic viability of Fischer-Tropsch synthesis (FTS) by producing linear alpha-olefins (a-olefins) using Fe-Zn based catalysts enriched with Na. The research found that the Na0.2/Fe1Zn1.2Ox catalyst, under optimal conditions, effectively converts syngas into linear a-olefins at a temperature of 340 °C and a pressure of 2.0 MPa, demonstrating high catalytic activity and stability. The olefin selectivity reached 61.3%, leading to a hydrocarbon yield of 49.7%. The reaction also showed minimal conversion of a-olefins into branched paraffins, indicating the catalyst's superior performance compared to others. Keywords: ethylene, carbon dioxide, conversion, iron, sodium, zinc.
Kirish. Fisher-Tropsh sintezi (FTS) neft va neft-kimyo sanoatida muhim ahamiyatga ega bo'lib, bunda sintez gazini (singazni) yoqilg'i va kimyoviy moddalar uchun uglevodorodlar va oksigenatlar aralashmasiga katalitik aylantirish uchun foydalaniladi [1-4]. Ko'mir, tabiiy gaz va qayta tiklanadigan biomassadan olinadigan uglerod resurslarining ko'pligi gazlashtirish va isloh qilish jarayoni orqali singaz ishlab chiqarish jarayonining iqtisodiy jihatdan yuqori samadorlikka ega ekanligini namo-yon qiladi [4-5].
Chiziqli alfa-olefin (a olefin) ishlab chiqarish FTS jarayonining iqtisodiy salohiyatini oshirishning asosiy usullaridan biridir, chunki u sirt faol moddalar, samarali
plastmassalar va elastomerlar uchun muhim kimyoviy oraliq mahsulot bo'lib, yoqil-g'ining oktan sonini yaxshilash uchun qo'shimcha hisoblanadi [6]. FTS orqali sintez qilishdan tashqari, tarkibida Сб-Сзо birikmalarini o'z ichiga olgan a-olefinlar spirtlarning suvsizlanishi, [7] olefin metatezasi [8] va etilen oligomerizatsiyasi kabi bir nechta konversiya jarayonlari yordamida ishlab chiqarilishi mumkin [911]. Singazdan a-olefinlarni ishlab chiqa-rishdagi hozirgi muammo faollikni oshirish va tegishli jarayon parametrlari bilan birga kerakli katalizatorni tanlash orqali mahsulot taqsimotini nazorat qilishdan iborat. Bundan tashqari, kimyoviy qo'llanmalar olifen-larning tarmoqlangan zanjirlari sonini
minimallashtirishni talab qiladi [12]. FTS o'tish metalliga asoslangan katalitik tizimlar (ya'ni, Ni, [13] Fe, Co va Ru yordamida uglerod oksidini (CO) parafinlar, olefinlar, spirtlar, aldegidlar va ketonlarga tanlab aylantira oladi. Fe turlari metan hosil bo'lishini va ikkilamchi gidrogenlanishni minimallashtirib, olefinlarning hosil bo'lishiga yordam beradigan faol joy sifatida harakat qiladi. Metall Fe ning oksid turlariga nisbatini sozlash vodorod (H2) kontsentratsiyasini yoki karbonat angidrid (CO2) ni (teskari) suv-gaz reaktsiyasi orqali hosil qiladi. Ular temir (karbid) zarracha-larining hajmini kamaytirdilar, ularda Fe qo'llab-quvvatlanadigan uglerod (ya'ni, CNF) katalizatorlari yengil olefin ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Fe turlari bime-talik hosil bo'lish orqali ularning reaktivligini oshirishi mumkin. Aralashtirilgan pan-jarali temirning shakllanishi oksidlar (ya'ni, MnFe2O4 va ZnFe2O4) Fe turlarining strukturaviy barqarorligi va asosliligi tufayli adsorbsiya qobiliyati tabiatiga ta'sir qilishi ham keltirib o'tilgan. Zn qo'shimcha ra-vishda Fe katalizatoriga ta'sir qilishini aniq-lanadi (rux va temirning molyar nisbati 1 ga yaqin), bunda Fe turlarining o'lchami kamayadi, ZnFe2O4 shpineli Zn tarkibi sintetik protsedurada strukturaviy promouter sifatida ishlaydi.
Adabiyotlar tahlili va mеtodlar. Fe-Zn katalizatorlari (Fe1Zn12 Ox) Fe(NO3)3 * 9H2O (Sigma Aldrich, 1 mol L1) va Zn(NO3)2*6H2O (Sigma Aldrich, 1 mol L1) bilan birgalikda distillangan suv bilan tay-yorlangan. Cho'ktiruvchi sifatida Na2CO3 (Samchun, 2 mol L1) ning suvli eritmasidan foydalangan holda birgalikda cho'ktirish usulidan foydalanilgan. Na2CO3 eritmasi Fe va Zn prekursor aralashmasini o'z ichiga olgan aralashtiriladigan suvli eritmaga 80°C
haroratda 360 aylanish tezligida pH=5 ga erishilgunga qadar qo'shildi. Keyin eritma filtrlanadi, distillangan suvda yuviladi, qoldiq Na va boshqa aralashmalarni olib tashlash uchun suv va 80° da bir kechada quritiladi. Namuna 4 soat davomida kuy-dirildi. Fe-Zn katalizatorlarining kalsin-lanish harorati Fe-Zn (x) da x bilan bel-gilanadi (x 350, 400, 500, 600 va 700°). Induktiv bog'langan plazma-atom emissiya spektroskopiyasi (ICP-AES) natijalariga ko'ra Zn/Fe ning molyar nisbati 1,2 ni tashkil etdi. Na0.2ZFe1Zn1.2Ox katalizatorlari N2CO3 (Samchun) ning suvli eritmasidan nam shimdirish usuli bilan tayyorlangan. NaZFe-Zn katalizatorlari havoda 350° haroratda 4 soat davomida qizdirilgan va barcha katalizatorlarning Na, Fe va Zn miqdori mos ravishda 2,4, 28,1 va 38,0 og'irlik % ga o'rnatilgan. Na, Fe va Zn ning molyar tarkibi mos ravishda 8,6, 42,4 va 49,0 ga o'rnatildi. ICP-AES iCAP 6500 (Thermo Scientic) asbobi yordamida namu-nalardagi Na, Fe va Zn tarkibini o'lchash uchun ishlatilgan. Brunauer-Emmett-Teller (BET) sirt maydoni doimiy hajmli adsorbsiya apparati (Micromeritics, ASAP-2400) yordamida olingan 196° da azot adsorbsiyasi ma'lumotlaridan hisoblab chi-qilgan. O'lchovlardan oldin har bir namu-nadan 500 mg 90° da 30 minut gaz-sizlantirildi, so'ngra vakuum ostida 4 soat davomida 150° da qizdirildi. Namuna-larning ommaviy kristalli tuzilmalari 40 kV va 40 mA da ishlaydigan Cu Ka nurlanishi (À 0,154 nm) bilan Ultra IV difraktometri (Rigaku) yordamida rentgen nurlari diffraktsiyasi (XRD) bilan aniqlandi. Kristal fazalar ICDD ma'lumotlar bazasi yordamida aniqlandi. Kristallarning o'lchami Sherrer tenglamasi yordamida hisoblangan. Namu-nalar uchun sirt asosligini o'lchash uchun
CO2 (CO2-TPD) ning haroratga qarab dasturlashtirilgan desorbsiyasi o'tkazildi. Tahlillardan oldin 100 mg namuna 3500da 10 hajmli % da H2/He 2 soat davomida kamaytirildi. 10 hajm % da CO2/He gaz aralashmasi bilan 50oC da 30 daqiqa to'yingandan so'ng, namunalar He bilan 1 soat davomida tozalandi. Keyin CO2 503000 harorat oralig'ida 10 C min1 isitish tezligida 30 ml min1 He ning oqimi ostida desorbsiya qilindi. Namunalar uchun sirt kislotaligini o'lchash uchun NH3 (NH3-TPD) ning haroratga qarab dasturlashtirilgan desorbsiyasi o'tkazildi. Tahlillardan oldin 100 mg namuna 350 C da 10 hajmli % H2/He muhitda 2 soat davomida kamaytirildi. 15 hajm % NH3/He gaz aralashmasi bilan 1500 da 30 daqiqa davomida to'yingandan so'ng, namunalar He bilan 1,2 soat davomida tozalandi. Keyin NH3 150-3500 harorat oralig'ida 10 C min1 isitish tezligida 50 ml min1 He oqim ostida desorbsiya qilindi. Namunalarida temir metallning tar-qalishini o'lchash uchun CO ning haroratga dasturlashtirilgan desorbsiyasi (CO-TPD) o'tkazildi. Tahlillardan oldin 100 mg namuna 3500 da 10 hajmli % da H2/He muhitdada 2 soat davomida kamaytirildi. TPD tajribalaridan oldin namunalar He bilan 3000 da 1 soat davomida tozalandi. 30 daqiqa davomida 700 da CO gazi bilan to'yingandan so'ng, namunalar He bilan 1 soat davomida tozalandi. Keyin CO 5000 gacha desorbsiya qilindi, 10 C min1 isitish tezligida 30 ml min1 He ning oqimi ostida desorbsiyalangan CO issiqlik o'tkazuv-chanlik detektori (TCD) signallari (Micromeritics, AutoChemlI 2920) tomo-nidan nazorat qilindi. Harorat bo'yicha dasturlashtirilgan H2 (H2-TPR) pasaytirish 100 mg namunalar bilan 40-7000 harorat oralig'ida 10 C min1 isitish tezligida 10%
H2/He doimiy oqim ostida o'tkazildi. 30 ml min1 TPR tajribalaridan oldin namunalar He bilan 3000 da 1 soat davomida tozalandi. TCD tahlilidan oldin oqava suvdagi nam-likni yo'qotish uchun 700 da saqlanadigan suv tutqichi ishlatilgan. Chiqindilarning TCD signallari AutoChemlI 2920 quril-masida (Mikromeritika) qayd etilgan. Ter-mogravimetrik tahlil (tGA) SDT Q600 asbobida (TA Instruments) 20 mg namunalari bilan 30-9000 harorat oralig'ida 10 C min1 isitish tezligida 100 ml min1 doimiy havo oqimi ostida o'tkazildi.
Natijalar. Fisher-Tropsch sintezi pechta isitiladigan, pastdan past bo'lgan joylashuvdan foydalangan holda zangla-maydigan po'latdan yasalgan quvurli reak-torda amalga oshirildi. Reaktorning uzunligi 390 mm, ichki diametri 8,46 mm edi. Katalizator qatlami bo'ylab bir xil harorat rejimiga pech va quvurli reaktor o'rtasidagi bo'shliqqa alyuminiy-isitish bloki o'rnatil-gan uch xil isitish zonasi yordamida eri-shildi. Harorat reaktor bilan bevosita aloqada bo'lgan uchta K tipidagi termo-juftlar tomonidan nazorat qilindi. Reaksiya vaqtida ekzotermiklikni o'lchash uchun katalizator bilan bevosita aloqada bo'lgan reaktor ichiga qo'shimcha K tipidagi termo-juft o'rnatildi. Katalitik faollik o'lchovlari 0,2 g katalizatorni 2,9 g SiC (241-559 mm, Alfa Aesar) bilan reaktorga yuklash orqali o'tkazildi. Katalizator ostidagi bo'shliqlar tashqi diametri 6 mm bo'lgan kvarts bilan to'ldirilgan. Katalizator granulalarga aylan-tirildi va bir xil diametrli 425-850 mm elakdan o'tkazildi. Bunday reaksiya sharoit-larida minimal ekzoter-miklikka ega bo'lgan tiqin oqimlari ta'minlandi. Reaksiyadan oldin, oldindan kalsiylangan katalizator 4 soat davomida 3500 da 5% H2 ga (160 ml min1) 10 min1 isitish tezligida ishga tushirildi.
Kamaytirilgandan so'ng 40° ga sovutildi va reaktor tizimi orqa bosim regulyatori yordamida 2,0 MPa ga bosim o'tkazdi. Har bir reaksiyadan oldin katalizator 120 mL min1 He bilan ishlov berildi, haroratni 5 C min1 isitish tezligida 340° ga oshirish orqali ozuqa (24% CO, 8% CO2, 64% H2, 4% Ar) keyin massa ulushda regulyatori (Brooks Instrument, 5850E) yordamida reaktorga kiritiladi. Miqdoriy tahlil ichki standart sifatida Ar yordamida amalga oshirildi. Suyuq mahsulotlarni (mum, moy va suvli fazali mahsulot) mos ravishda 190° va 300° haroratda yig'ish uchun orqa bosim regulyatoridan oldin va keyin har xil quvvatga ega ikkita zanglamaydigan po'latdan yasalgan gaz-suyuqlik separa-torlari (masalan, 120 ml va 50 ml) o'rnatildi. Suyuq mahsulotlarning kondensatsiyasi reaktordan barcha liniyalarni 190° ga qizdirish orqali oldini oldi.
Muhokama. 1-jadvalda Na02/Fe1-Zn1.2Ox katalizatorlarining fizik-kimyoviy xossalari keltirilgan. Fe1- Zn1.2Ox ning kalsinlanish harorati 350 dan 700° gacha ko'tarilganligi sababli, sinterlash va
kristallanish tufayli Na targ'ib qilingan katalizatorlarning BET yuzasi mutanosib ravishda 31,1 dan 10,5 m2 g1 gacha kamaydi. 1-rasmda Na0.2/Fe1-Zn12Ox katalizatorlarining 50 soatdan oldin va reaksiyadan keyingi kristall tuzilmalari ko'rsatilgan. Kalsinlangan Na0.2/Fe1-Zn12Ox katalizator-lari ZnFe2O4 (JCPDS № 73-1963) va ZnO (JCPDS № 79-2205) kristallitlari bilan bog'liq bo'lgan aniq XRD cho'qqilarini ko'rsatdi (1A-rasm). Na0.2/Fe1-Zn1.2Ox katalizatori Fe1Zn12Ox ning kalsinlanish harorati oshirilganda ZnFe2O4 va ZnO ning birlamchi kristallitlarini oshirdi, bu yangi katalizatorlar uchun ZnFe2O4 bilan deyarli bir xil edi (1-jadval), harorat oshishi bilan. bunda sof Fe1Zn12Ox kalsinlanishga uchradi. ZnO kristallarining o'lchami sarflangan katalizatorlardagi Fe5C2 dan kattaroq edi, ammo sof Fe1Zn12Ox ning kalsinlanish haroratida Fe5C2 ga o'xshash chiziq kuzatildi.
Birlamchi kristal o'lchami Sherrer tenglamasi yordamida o'lchandi. Ma'lumot-lar kamida uchta o'lchovni qayd etish orqali olingan har bir kristallitning o'rtacha hajmi.
Na/Fe-Zn katalizatorlarining_fîzik-kimyoviy xossalari
1-jadval
kristall o'lcham CO2-TPD CO-TPD
Yangi sarflangan
katalizatorlar SBet (m2g-1) ZnFe2O4 ZnO Fe5C2 ZnO CO2 qabul qilishb (umol C02) пмт/ nLt CO qabul qilishb (umolco geat -1) H/Fe (%) Uglerod deposed (mass %)
Nao,2/Fei Zni,2 31,1 21,7 14,9 16,6 25,7 136,9 2,3 143,6 0,8 51,6
Ox (350)
Nao,2/Fei Zni,2 30,1 22,3 15,7 18,4 28,4 141,4 2,3 81,1 0,5 64,5
Ox (400)
Nao,2/Fei Zni,2 22,0 23,3 18,4 22,2 29,2 139,5 2,6 206,6 1,2 57,4
Ox (500)
Nao,2/Fei Zni,2 17,3 24,6 29,2 32,1 34,8 105,8 4,3 97,1 0,5 47,4
Ox (600)
Na0,2/Fei Zni,2 10,5 31,5 43,4 33,6 43,1 47,5 1,0 95,1 0,5 43,6
Ox (700)
Ishlatilgan katalizatorlar reaksiyadan 50 soat keyin tahlil qilindi. b CO2 qabul qilish CO2-TPD orqali desorbsiyalangan CO2 miq-dorini aniqlash orqali aniqlandi. c CO ning qabul qilinishi CO-TPD orqali desorblangan CO miqdorini aniqlash orqali aniqlandi. d 50 soat harakatdan keyin sarflangan kataliza-torlardagi uglerod miqdori TGA analizatori yordamida aniqlandi.
aniqladik. NH3-TPD ni o'lchash orqali e'tibordan chetda qolishi mumkin va ko'p-chilik Na reaksiyadan oldin Na2O shaklida mavjud.
Katalizatorlar ikkita harorat oralig'ida ikkita desorbsiya cho'qqisini ko'rsatdi: zaif tip (LT) va o'rtacha turdagi (MT). LT va MT uchun TPD cho'qqilari mos ravishda sirt gidroksid radikali va Lyuis kislotasi-asos
Kiristallitlami XRD clxiziqlari
1-rasm (a) Na 0,2/FejZnj,2Ox (350), (b) Na0,2/FejZnj,2Ox (400), (c) Na0,2/FejZnj,2Ox (500), (d) XRD namunalari) Na0.2/FeZm.2 Ox (600), (e) Na0.2 /FeZm^Ox (700) ZnFe2O4 (B), ZnO (O) ningxarakterli cho'qqilari bilan (A).
2-rasm (a) Na 0,2/Fe1Zn1,2Ox (350), (b) Na0,2/Fe1Zn1,2Ox (400), (c) Na0,2/FeZn1,2Ox (500), (d) XRD namunalari) Na0.2/FeZm.2 Ox (600), (e) Na0.2 /FeZmO (700).
Karbonat angidrid TPD Nao.2/Fei-Zni.2Ox katalizatorlarining sirt asosligining o'zgarishini ko'rsatadi, 2-rasmda ko'rsatil-gan. Sirt asosliligi katalizator yuzasida Na2O dispersiyasiga bog'liq. Biz sirt kislotaliligini
juftligi orqali CO2 adsorbsiyasiga mos keladi. 42,43 Ushbu TPD cho'qqilari Nao.2/Fei-Zni.2Ox (700) dan tashqari barcha katalizatorlar uchun o'xshash holatda bo'lgan, bu holda ikkala TPD cho'qqisi ham
pastroq haroratga siljigan. Dekonvol-yutsiyaga asoslanib, FeiZni.2Üx ning kalsin-lanish harorati 350 va 600°C dan oshiril-ganda, MT ning LTga nisbati 1,9 marta oshdi, bu asosiy joylarning mustahkamligi oshganligini ko'rsatadi (1-jadval). Katali-zatorlar Fe1Zn1.2Ox ning kalsinlanish harorati 500° ga etgunga qadar o'zlarining katta umumiy miqdorini saqlab qolishdi, undan yuqori haroratning yanada oshishi bilan katalizatorlarning asosiy joylari soni deyarli uch marta kamaydi. 3-rasmda Nao.2/Fei-
Zn12Ox katalizatorlarining H2-TPR profillari ko'rsatilgan. Fe turlari, umuman olganda, 240° dan 600° gacha ikki bosqichli pasayishdan o'tadi, ya'ni Fe3+ / Fe2+ Fe 3+ /Fe 2+.28,44 Nao,2 /Fe1Zn1,2 Ox (350) to'rtta TPR cho'qqisini ko'rsatdi va 403° dan past bo'lgan cho'qqilarning H2 iste'moli 403° dan yuqori bo'lganlarga nisbati dekonvol-yutsiyaga asoslangan holda ikkita edi.
Bu ikki harorat mintaqasi o'rtasidagi H2 iste'mol nisbati ma'lum katalizatordan deyarli mustaqil edi. Bu katalizatorlarning
со с D> in О О
530X 403'C ^-""Sj (a)
278°C 1_______ ' 514XV__ t
422°C 544°C (b)
280°C
г ____--* 514°C -
295X 423 \ 546* С <c)
1 ____ ^ 523°C
560X (d)
— 529"C
570°C (e)
1 1 1 i i i
40 100 200 300 400 500 600 700 Tempratura oC
3-rasm (a) Na0,2/FeiZni,2Üx (350), (b) Na0,2/FeiZni,2Üx (400), (c) Nao.2/Fei-Zni.2Üx (500) ning H2-TPR naqshlari), (d) Na0,2/FeiZni,2Ox (600), (e) Reaksiyadan oldin
Nao,2/FeiZni,2Üx (700).
conversiyalanish vaqti Oqim vaqti
4-rasm CO konversiyasi va olefin selektivligi C2-C4, (C) Na 0,2/FeiZni,2Ox (350), (:) Na0,2/FeiZni,2Ox (400), (-) Na o,2/FeiZni,2Ox (500), (;) Na 0,2/FeiZni,2Ox (600), (A)
Nao,2/FeiZni,2Ox (700).
ternir turlarining ikki bosqichli qisqarishini ko'rsatdi. Qisman qisqartirilgan Fe turlari keyinchalik 600° dan yuqori a-Fe ga qisqartirildi. Katalizatorlarning TPR cho'q-qilari toza Fe1Zn1,2Ox ning kalsinlanish harorati ortishi bilan yuqori haroratlarga siljiydi, magnit o'lchovlar ZnFe2O4 ning magnit xossalariga uning kristalitlari kattaligi ta'sir qilganligini ko'rsatadi. E'tibor bering, kichikroq temir zarralarining oksidi turlarini kattaroq o'xshashlariga qaraganda osonroq kamaytirish mumkin. Agar katalizatorlar 350° da kamaytirilsa, CO-TPD dan olingan temirning dispersiyasi 70° ga yetadi (1-jadval va 4-rasm). Bu natijalar shuni ko'rsatadiki, Na FeiZni.2Ox ning kamayishini kechiktiradi, lekin reaksiya davomida faol maydon hosil bo'lishini faollashtirishga yordam beradi. C2-C4 uglevodorodlarining olefin selek-tivligi oqimda 20 soatgacha ko'tarildi va keyin katalizatorlarning CO konversiyasini katalizlash qobiliyatidan qat'iy nazar doimiy bo'lib qoldi (4-rasm).
C2-C4 uglevodorodlarida olenin selektivligi uchun induksiya davrlari CO ning katalizatorlar bilan konversiyasiga qaraganda uzoqroq. Bu Fe5C2 turlarining reaksiya sharoitida Na turlari bilan barqarorlashganligini ko'rsatadi. Shu nuqtai nazardan, Na02/Fe1-Zn12Ox (500) olefin ishlab chiqarish uchun faol maydonlarni faollashtirish uchun zarur bo'lgan davr bo'yicha boshqa katalizatorlardan ustun bo'lib tuyuldi. Maksimal CO konversiyasi dastlab ZnFe2O4 ning kristall o'lchami pasayganligi sababli yana pasayishdan oldin ortdi va 5-rasmda ko'rsatilganidek, maksimal konversiya qiymati Na0,2/Fe1Zn1,2Ox (400) uchun olingan. Faqat ZnFe2O4 kristallarining o'lchami. 23,1 nm dan 21,7 nm gacha kamaydi, bu katalizatorlar
yuzasida (sirt maydoni asosida) asosiy sayt-larning umumiy sonining kontsentratsiyasi 31% ga kamayganligini ko'rsatadi. Nat-riy/oltingugurt promotorining uglerodli Fe katalizatorlari bilan ta'sirini o'rganib chiqdi va sirtdagi Na turlarining yuqori konsen-tratsiyasi mavjud temir karbid turlarini jismonan to'sib qo'yishi mumkinligini aniq-ladi. 48 Bu Na02/Fe1-Zn12Ox ning sababi bo'lishi mumkin. Na0.2/Fe1-Zn1.2Ox (500) ning maksimal CO konversiyasi Na0.2/Fei-Zn1.2Ox (400) ga qaraganda pastroq edi, garchi bu katalizatorlar bir xil miqdordagi asosiy joylarga ega bo'lsa ham (5-rasm va 1-jadval).
Kristall o'lchami ZiiFe204 (nm)
5-rasm ZnFe2Ü4 ning kristall o 'Ichamiga bog'liq bo'lgan maksimal CO konversiyasi (C) va sirt asosliligi(:).
Sirtda ta'sirlangan Na va Fe ning yuqori nisbati, ehtimol, olenin ishlab chiqa-rilishiga ta'sir qiladi; masalan, Na02/Fe1-Zn1.2Ox (500) boshqa katalizatorlarga qaraganda yengil olefin hosil qilish uchun qisqaroq induksiya davrini talab qildi (4 va 5-rasm). Na0.2ZFe1-Zn1.2Ox (700) hatto sirtdagi asosiy joylarning konsentratsiyasi (sirt maydoniga qarab) bo'lgan taqdirda ham, Nao.2/Fe1-Zn12Ox (400) ga nisbatan eng past maksimal CO konversiyasini ko'rsatdi. ZnFe2O4 ning katta kristalli kattaligi. Sof Fe1Zn12Ox ning 400 C da kalsinlanishi
boshqa kalsinlanish temperaturalari bilan solishtirganda katalizatorda Na turlari bilan chambarchas o'zaro ta'sirlashgan faol Fe ning eng ko'p sonini keltirib chiqaradi. 2-jadvalda Nao.2/Fei-Zni.2Ox katalizatorlari uchun FTS natijalari jamlangan. Nao.2/Fe1-Zni.2Ox (400) ning 50 soatda CO kon-versiyasi boshqa katalizatorlarga qaraganda 1,3-1,8 baravar yuqori edi. Shunga o'xshash reaksiya sharoitida bildirilgan Fe-asosidagi boshqa katalizatorlar bilan solishtirganda, Nao.2/Fei-Zni.2Ox (400) CO konvertatsiyasi va C2-C4 uglevodorodlarining olefin selektivligi bo'yicha taqqoslanadigan faol-likni ko'rsatdi (2-jadval).
Biz sarflangan katalizatorlarning Fe5C2 kristallarining hajmi 50 soatda CO ning konversiyasiga teskari proportsional ekan-ligini aniqladik (i va 2-jadvallar). Oldingi eksperimental ishlar FTS faolligi faol temir turlarining zarracha hajmiga chambarchas bog'liqligini ko'rsatdi. Ushbu ishda Fe5C2 kristallarining o'lchami katalizatorlar uchun ZnFe2O4 ning kattaligiga bog'liq edi. FeiZni.2Ox 400° yoki undan past haroratda kaltsiylanganda, sarflangan katalizatorlar
vodorodlar uchun bu 6-rasmda ko'rsatil-
ganidek o'zgardi.
6-rasm Na/Fe-Zn katalizatorlari uchun
uglevodorod molekulyar og'irligi taqsimoti, (C) Na0.2/Fe1-Zm.2Ox (350), (:) Na0.2/Fe1-Zrn.2Ox, (-) Na0.2/Fe1-Zm.2Ox, (500), (;) Nao.2/Fe1-Zm.2Ox (600), (A) Nao.2/Fe1-Zm.2Ox (700).
Uglevodorodlarning taqsimlanishi shu-ni ko'rsatadiki, katalizatorlar birlamchi mahsulotlarga deyarli o'xshash reaktsiyaga ega.
Shuning uchun biz Nao.2/Fei-Zni.2Ox (400) ning yaxshilangan katalitik ko'r-satkichini faol Fe va Na turlari o'rtasidagi
FTS reaksiyalarida Na/Fe-Zn katalizatorlarining katalitik ishlashi
2-jadval
Katalizatorlar CO konvertatsiyasi (%) CO2 selektivligi CH4 C2=-C4= C20- C40 C5+ Kislorod selektivligi a
Nao,2/Fei Znu Ox (350) 59,7 36,9 i6,9 30,3 4,6 48,2 4,i 0,7
Nao,2/Fei Znu Ox (400) 76,7 3i,6 i5,4 29,2 4,3 5i,i 3,6 0,8
Na0,2/Fei Znu Ox (500) 55,4 33,8 i6,i 30,i 4,4 49,4 4,8 0,7
Na0,2/Fei Znu Ox (600) 43,i 28,7 i5,9 27,2 4,i 52,8 3,2 0,7
Na0,2/Fei Zni,2 Ox (700) 42,3 37,5 i8,7 32,9 4,7 43,7 3,3 0,7
uchun Fe5C2 ning kristallik o'lchami yangi katalizatorlarning ZnFe2O4 hajmidan kichik-roq bo'ldi (1-jadval). FeiZni.2Ox ning kalsinlanish temperaturasini o'zgartirish Ci-C4 uglevodorodlarning molyar uglerod taqsimotini o'zgartirmadi, lekin C5+ ugle-
yaqin aloqaga bog'lash mumkinligini taklif qilamiz.
Na0.2/Fe1-Zn1.2Ox bilan chiziqli a-olefin ishlab chiqarish katalizatorlari.
FTS ning 50 soatdagi uglevodorod taqsimoti 7-rasmda ko'rsatilgan. Uglevodorod mah-
sulotlariga reaksiya jarayonida hosil bo'lgan CH4, C2-C32 parafinlar va C2-C32 olefinlar kiradi. Biz mahsulotlarni chiziqli yoki tarmoqlangan uglevodorodlar ekanligiga qarab asosiy toifalarga guruhlandi. Ugle-vodorodlarning chiqishi katalizatorlar uchun FeiZni.2Ox ning kalsinlanish haroratiga kuchli bog'liq edi. Nao.2/Fei-Zni.2Ox (400) ning maksimal uglevodorod chiqishi 49,7% ni tashkil etdi, bu boshqa katalizatorlarga nisbatan 1,4-1,9 baravar yuqori. Uglevodorod taqsimoti nuqtai nazaridan, ugle-rodning 15,4-18,1% metan bo'lib, katalizatorlar uchun FeiZni.2Ox ning kalsinlanish harorati oshishi bilan ortdi. Bu Na tur-larining Fe karbidlari bilan o'zaro ta'sirida ingiberlangan qilingan CO gidrogenatsiya-siga bog'liq bo'lishi mumkin. C2+ uglevodorod mahsulotlari uchun olefínlar (chiziqli va tarmoqlangan olefin) asosiy mahsulotlar bo'ldi. FeiZni2Ox ning kal-sinlanish harorati 350 C dan 400 C gacha ko'tarilganligi sababli olefinlarning selek-tivligi 58,5% dan 61,3% gacha ko'tarildi va keyin haroratning yanada oshishi bilan 55,2% gacha kamaydi. Parafínlar uchun selektivlik (chiziqli va tarmoqlangan para-fin) olefinlar uchun selektivlikka qarama-qarshi tendentsiyani ko'rsatdi. FeiZni2Ox
ning kalsinlanish harorati 350 C dan 400 C gacha ko'tarilganligi sababli olefinning parafin selektivligiga nisbati 2,4 dan 2,6 gacha ko'tarildi va haroratning yana oshishi bilan 2,1 ga kamaydi. Chiziqli paraffin-larning selektivligi barcha katalizatorlar uchun chiziqli olefinlarga nisbatan 5,8-7,2 baravar past edi. 5-rasmda ko'rsatilganidek, biz turli xil miqdordagi uglerod atomlari bo'lgan mahsulotlarning uglevodorodlari tarkibidagi a-olefin miqdorini o'lchadik. Mahsulotlardagi uglerod atomlari soni ortishi bilan mahsulotlarning a-olefin miq-dori dastlab ortdi va C3 mahsulotlari uchun maksimal qiymatga erishildi. Mahsulotlar tarkibidagi a-olefin miqdori mahsulotlardagi uglerod atomlari soni C8 ga yetguncha kamaydi, shundan so'ng uning tarkibi keyin-gi o'sishdan qat'iy nazar bir xil bo'lib qoldi. Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, zanjir uzunligi ortishi bilan olefin fraktsiyasining pasayishi, ehtimol, turli xil eruvchanlik, transport cheklovlari va raqobatbardosh fizi-sorbsiya tufayli olefinning qayta adsorb-siyasi natijasidir. Biz olefinlar va parafinlar uchun zanjirning o'sishi ehtimolini o'lchadik. Metandan tashqari uglevodorod mahsulotlari uchun selektivlik quyidagi tartibda kamaydi: chiziqli olefinlar >
7-rasm Na/Fe-Zn katalizatorlari uchun FeZn1.Ox ning turli xil kalsinlanish temperaturalari uchun uglevodorod taqsimoti, uglevodorod unumi va molyar uglerod nisbati.
tarmoqlangan parafinlar > chiziqli parafinlar > tarmoqlangan olefinlar (7-rasm).
Chiziqli olefinlarga a-olefinlar va ichki olefinlar kiradi. Tarmoqlangan paraffin-larning selektivligi chiziqli olefinlarga qara-ganda 2,6-3,9 marta past edi. Qizig'i shundaki, shoxlangan va chiziqli paraffin-larning nisbati 1,5 dan 2,7 gacha ko'tarildi, chunki olefinlar uchun selektivlik 61,3% dan 55,2% gacha pasaydi. Tarmoqlangan olefinlar uchun selektivlik 3,9-6,6% ni tashkil etdi, lekin turli katalizatorlar bilan hech qanday tendentsiya ko'rsatmadi. Chiziqli olefinlardagi ichki olefinlarning miqdori 0% dan 2,2% gacha ko'tarildi, chunki Fe1Zn12Ox ning kalsinlanish harorati 350° dan 400° gacha ko'tarildi, keyin haroratning yana oshishi bilan u 0% ga kamaydi. Bu natijalar a-olefinlarning Na02/Fe1-Zn12Ox katalizatorlari orqali tar-
moqlangan parafinlarga aylanishi mumkin-ligini ko'rsatdi.
Xulosa. Fisher-Tropsh sintezi orqali Na bilan rag'batlantirilgan FeiZni2Ox katalizatorlari yordamida 340° va 2,0 MPa sharoitda sin-gazlarni chiziqli a-olefinlarga aylantirish amalga oshirildi. Turli haroratlarda (350-700°) tayyorlangan katalizatorlar bilan o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Na qo'shilishi FeiZni.2Ox ning kristallik hajmini oshiradi, bu esa Fe oksidlarining qaytarilishini sekinlashtiradi va Fe5C2 hosil bo'lishini osonlashtiradi. 400° da tayyorlangan Na0.2/Fei-Zni.2Ox katalizatori boshqa katalizatorlarga nisbatan yuqori konversiya, olefin selektivligi va uglevodorod rentabelligini ko'rsatdi. Shu bilan birga, ushbu katalizator tarmoqlangan parafinlar hosil bo'lishining past selektivligini ham ta'minladi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
1. Kuyboqarov O., Anvarova I., Abdullayev B. RESEARCH OF THE CATALYTIC PROPERTIES OF A CATALYST SELECTED FOR THE PRODUCTION OF HIGH-MOLECULAR WEIGHT LIQUID SYNTHETIC HYDROCARBONS FROM SYNTHESIS GAS // Universum: технические науки. - 2023. - №. 10-7
(115). - С. 28-32.
2. Kuyboqarov O., Egamnazarova F., Jumaboyev B. STUDYING THE ACTIVITY OF THE CATALYST DURING THE PRODUCTION PR°ESS OF SYNTHETIC LIQUID HYDR°ARBONS //Universum: технические науки. - 2023. - №. 11-7
(116). - С. 41-45.
3. Муртазаев Ф.И., Неъматов Х.И., Бойтемиров О.Э., Куйбакаров О.Э., & Каршиев М.Т. (2019). ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СЕРЫ И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ДЛЯ ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Международный академический вестник, (10), 102-105.
4. Муртазаев Ф.И., Неъматов Х.И., Бойтемиров О.Э., Куйбакаров О.Э., & Каршиев М.Т. (2019). ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИНТЕЗИРОВАННЫХ ОЛИГОМЕРОВ ДЛЯ ОБЕССЕРИВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА. Международный академический вестник, (10), 105-107.
5. Boytemirov O., Shukurov A., Ne'matov X., & Qo'yboqarov O. (2020). Styrene -based organic substances, chemistry of polymers and their technology. Результаты научных исследований в условиях пандемии (COVID-19), 1(06), 157-160.
6. Куйбокаров О., Бозоров О., Файзуллаев Н., Хайитов Ж., & Худойбердиев И.А. (2022, June). Кобальтовые катализаторы синтеза Фишера-Тропша, нанесенные на A12O3 различных полиморфных модификаций. In E Conference Zone (pp. 349-351).
7. Куйбокаров О.Э., Бозоров О.Н., Файзуллаев Н.И., & Нуруллаев А.Ф.У. (2022). КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА В ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОМ КАТАЛИЗАТОРЕ. Universum: технические науки, (1-2 (94)), 93-103.
8. Куйбокаров О.Э., Бозоров О.Н., Файзуллаев Н.И., & Хайдаров О.У.У. (2021). СИНТЕЗ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ УГЛЕРОДОВ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГАЗА ПРИ УЧАСТИИ Ш^Е-К^02/ВКЦ (ВЕРХНИЙ КРЫМСКИЙ ЦЕОЛИТ). Universum: технические науки, (12-4 (93)), 72-79.
9. Куйбокаров О.Э., Шобердиев О.А., Рахматуллаев К.С., & Муродуллаева Ш. (2022). ПОЛИОКСИДНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА В СИНТЕЗ ГАЗ. Central Asian Research Journal for Interdisciplinary Studies (CARJIS), 2(5), 679-685.
10. Rustamovich O.N., Ergashovich K.O., Khujanazarovna K.Y., Ruzimurodovich K.D., & Ibodullaevich F.N. (2021). Physical-Chemical and Texture Characteristics of Coate-Fe-Ni-ZrO2/YuKS+ Fe3O4+ d-FeOON. Turkish Online Journal of Qualitative Inquiry, 12(3).
11. О.Э.Куйбокаров., Т.Х.Сайфуллаев Конверсия метана в карбонат на молибденовых и цирконийных катализаторах Universum: технические науки. Выпуск: 12(117) Декабрь 2023 год.
12. Qo'yboqarov O.E. Metаnni каЛотШ kоnversiyаlаnishi Sanoatda raqamli texnologiyalar 2(1) (2024).
