CC BY
32
УДК 66.097.38
Т. P. Axмeтзянoв, Ameer Abed Jaddoa, Л. Ю. Яpуллин, Ф. М. Гумepoв
PEГEНEPAЦИЯ НИКEЛЬ-МOЛИБДEНOВOГO КAТAЛИЗAТOPOВ DN-3531 И CRITERION 514 C ИCПOЛЬЗOВAНИEМ CВEPXКPИТИЧECКOГO ДИOКCИДA УГЛEPOДA
Ключевые слова: сверхкритический флюид, катализатор, регенерация, потенциометр, десорбция.
Изучено влияние термодинамических параметров сверхкритического диоксида углерода на процесс регенерации катализаторов DN-3531 и CRITERION 514. Определены максимальные параметры этого процесса, исходя из растворяющей способности СК CO2.
Keywords: supercritical fluid, catalyst, regeneration, potentiometer, desorption.
The influence of thermodynamic parameters of supercritical сагЬоп dioxide оп the regeneration о/DN-3531 аnd CRITERION 514 catalysts was studied out. The maximum parameters of this process on the basis of solubility of SK CO2.
Б^3531 - это №-Мо катализатор, производства компании СЫТЕКЮКВ^3531 является катализатором для производства дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (ДССС). Катализаторы этого типа применяются, в частности, в процессе очистки изопрена от ацетиленовыхсоединений на предприятии ОАО «Нижнекамскнефтехим» [1].
Регенерация этого катализатора производится в паро-воздушной среде при темпрерах более 500 ОС. Такая высокая температура приводит к постепенному ухудшению рабочих характеристик катализатора, и как следствие к необходимости его замены. Альтернативой этому методу может быть регенерация катализаторов в среде сверхкритического СО2.
Для изучения процесса регенерации катализаторов с использованием СКФ сред была собрана установка, установка включает систему создания, регулирования и измерения давления, системы измерения и регулирования температуры в экстракторе, системасбора контралируется регулятором обратного давления.
В соостветствии с методикой, описанной в работе [2], был проведен ряд экспериментов по регенерация катализатора «№-Мо». Процесс регенерации проводился при температуре Т = 383 К при давлении Р = 30 МПа с применением различных сорастворителей. Концентрация сорастворителя во всех экспериментах была равна 5% масс. от массы СК СО2. В результате была установлена зависимость изменения массы катализатора от массы использованного модифицированного диоксида углерода СК СО2, предсавленная на рис. 1.
Из рис. 1 видно , наблюдается уменьшение первичной массы катализатора до 13 процентов при применении сорастворителя ДМСО, что показываетэффективность применяемого метода. Метод СКФ экстракции в процессевостоновления катализатора невызывает уменьшения массовой доли активных элементов - N1 и Мо из-за уноса, это как правило наблюдается при применении традиционных методов востоновления активности катализатора.
хлороформ метанол этанол ацетон ДМСО
Оптимальная конпентрания=5% T=3S3 К, Р=30 МПа
ТГ.
2 000
3000
1Псо2, г
Pиc. 1 - Измeнeниe массы № - Mo в зaвиcимocти oт массы диоксида углерода
Одним из методов оценки эффективности регенерационного процесса является определение площади поверхности регенерированных образцов катализатора, осуществленное на установке, представленной на рис. 2 по методике, описанной в работах [3,4,5,6].
Исследование площади поверхности катализаторов проводилось по методу десорбции азота:
Из баллона (1) подается смесь (12%^+88% Не). Смесь проходит через осушающий фильтр (3) и разбивается на два потока. Один поток направляется в сравнительную камеру детектора по теплопроводности (6). Другой поток направляется в и-образную трубку (10) с загруженным в нее катализатором (№-Мо), после чего направляется в измерительную камеру детектора (6). При погружении и-образной трубки с катализатором в сосуд Дьюара (11) с жидким азотом происходит поглощение азота из смеси. После окончания поглощения Сосуд Дьюара удаляют, затем наблюдаем выделение поглощенного азота. Поглощение/выделение азота наблюдают на самопишущем потенциометре, который регистрирует сигнал с детектора по теплопроводности. Расход смеси регулируется вентилями (4,8). Давление в линиях измеряется маноментрами (5,9). Образец катализатора, регенерированного с использованием
сверхкритического диоксида углерода,
модифицированного диметилсульфоксидом, имеет
удельную площадь поверхности (табл.1), близкую к таковой для чистого оксида алюминия, чего нельзя утверждать применительно к образцу, регенерированному в токе воздуха при 550 С. Таким образом, полнота регенерации, а следовательно и её эффективность, в случае применения сверхкритического флюидного подхода, заметно выше, чем в случае применения традиционного высокотемпературного процесса.
Таблица 1 - Удельная площадь поверхности, м /г
Рис. 2 - Схема устройства аппарата для измерения площади поверхности. Баллон, (2) Вентиль, (3) Фильтр осушки, (4,8) Вентиль тонкой регулировки, (5,9) Манометр, (6) Детектор по теплопроводности, (7) самопишущий потенциометр, (10) Отрубка с образцом, (11) Сосуд дюара с жидким азотом, (А) выход сравнительная камера,(В) выход измерительная камера
Удельная
Образцы катали- Навеска, Объём газа, см3 площадь
заторов грамм поверхности, м2/г
Чистый оксид алюминия 0,105 0,105 182
Отработанный катализатор 0,101 0,101 108,5
Регенерация воздухом 0,103 0,103 117,1
Регенерация с
использованием 0,103 0,105 170,9
СК СО2+ диме-
тилсуль-фоксид
Литература
1. Ameer Abed Jaddoa, Применение сверхкритического флюидного состояния в процессах синтеза и регенерации различных катализаторов, применяемых в химической промышленности / Ameer Abed Jaddoa, Захаров А.А., Билалов Т.Р., Габитов Ф.Р., Гумеров Ф.М., Яруллин Р.С. // Материалы XIV Российской конференции (с международным участием) по теплофизическим свойствам веществ, 2014. - 5 с.
2. Гумеров Ф.М., Сагдеев А.А., Билалов Т.Р. и др. Катализаторы: регенерация с использованием сверхкритического флюидного СО2-экстракционного процесса. Казань: «Бриг». 2015. 264 С.
3. Brunauer, S., Emmett, P.H., Teller E., J. Am. Chem. Soc. 60 309 (1938).
4. Dimbat, M., Porter, P.E., Stross F.H., ANAL. CHEM. 28, 290 (1956).
5. Keulemans, A.I.M., «GasChromatography», p. 57, Reinhold, New-York, 1957.
6. Loebenstein, WV, Deitz, VR, J. Research Natl. Bur. Standards. 46, 51 (1951).
© Т. P. Ахметзянов - асп. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, ahmetzyanov1992@bk.ru; Ameer Abed Jaddoa -аспирант той же кафедры, en_ameerabed@yahoo.com; Л. Ю. Яруллин - электроник той же кафедры, yarul.lenar@gmail.com; Ф. М. Гумеров - д-р техн. наук, проф., зав. каф. Теоретических основ теплотехники КНИТУ.
© T. P. Axmetzyanov - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNITU; ahmetzyanov1992@bk.ru; Ameer Abed Jaddoa - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU, en_ameerabed@yahoo.com; L. Y. Yarullin - elektponik of Thermal Engineering department, KNRTU, yarul.lenar@gmail.com; F. Gumerov - Dr. of Sciences, prof., Head of Theoretical foundations of Thermal Engineering
department, KNITU.
