CC BY
6UO'K: 665.256.15 - 10.5281/zenodo.l 1112687
SINTEZ GAZIDAN Co-KATALIZATORI ISHTIROKIDA ALIFATIK UGLEVODORODLAR SINTEZ QILISH JARAYONINI TADQIQ ETISH
áii Étá
Ne'matov Xusan Rizayev Sherdil Ubayclullayev Javlon
(Assistent) Qarshi mithandislik- (Magistrant) Qarshi mithandislik-
iqtisodiyot instituti, iqtisodiyot instituti, Qarshi,
Qarshi, O'zbekiston O'zbekiston
E-mail: E-mail:
Sherdil. ri:avev051 Olxpsmail. com Ubavditllaveviavlon&email.com
(PhD) Qarshi mithandislik-iqtisodiyot instuti, Qarshi, O 'zbekiston ORCIDID:0009-0007-1801-6800
Annotatsiya. Ushbu maqolada Ishqoriy metallar bilan qoplangan Со tarkibli katali-zatorlar ishtirokida CO va H2 dan uglevodorodlarni sintez qilish xususiyatlarini o 'rganildi, alyuminiy oksidlari va turli g'ovaklikdagi alyuminosilikatlar katalitik ta 'sirini o 'rganish natijalari keltirildi. Alyuminiy oksidiga asoslangan namuna uchun suyuq sintez mahsulotlarining selektivligi kaliyli katalizatori qo 'shilganda 41 dan 92% gacha, metan hosil bo'lishining selektivligi 29 dan 4% gacha kamayishiga erishildi. 20Co-1K / А12Оз va 20Co-1SiO2 katalizatorlarining xususiyatlariga tayanchning tabiatini (A2O3 va SiO2) ta 'siri va 20Co/SiO2 namunasiga kaliyning kiritilishi CO konversiyasining 86-87% ga teng o'zgarishiga olib kelmadi lekin C5+ uglevodorodlarining unumi va ularning selektivligi oshirildi.
Kalit so'zlar: Alyuminiy oksidi, katalizator, Co-K katalizatori, Fisher-Tropsh, alifatik uglevodorodlar, Suyuq uglevodorodlar, CO konversiyasi, Co-katalizatori.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА АЛИФАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ С УЧАСТИЕМ ^ КАТАЛИЗАТОРА ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА
Неъматов Хусан Ризаев Шердил Убайдуллаев Жавлон
(Ассистент) Каршинский
(PhD) Каршинский инженерно- (Магистрант) Каршинский
инженерно-экономический экономический институт, инженерно-экономический
Карши, Узбекистан ' институт, Карши, Узбекистан
Карши, Узбекистан
Аннотация. В статье изучены особенности синтеза углеводородов из СО и Н2 в присутствии катализаторов, содержащих Со, покрытых щелочными металлами, представлены результаты изучения каталитического действия оксидов алюминия и алюмосиликатов различной пористости. селективность образования метана с 29 до 4%, влияние природы носителя (A2O3 и SiO2) и 20Co/ Добавление калия в образец SiO2 не изменило конверсию СО на 86-87%, но увеличило выход углеводородов С5+ и их селективность.
KIMYOVIY TEXNOLOGIYA VA QURILISH www.srt-iournal.uz
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВО -
CHEMICAL TECHNOLOGY AND CONSTRUCTION 135
Ключевые слова: оксид алюминия, катализатор, Co-K катализатор, Фишера-Тропша, алифатические углеводороды, жидкие углеводороды, конверсия CO, сокатализатор.
RESEARCH OF THE SYNTHESIS PROCESS OF ALIPHATIC HYDROCARBONS WITH THE PARTICIPATION OF A Co-CATALYST
FROM SYNTHESIS GAS
Ne'matov Khusan Rizaev Sherdil Ubaydullayev Javlon
(PhD) Karshi Engineering- (Assistant) Karshi Engineering- (Master's student) Karshi
Economics Institute, Economics Institute, Engineering-Economics Institute,
Karshi, Uzbekistan Karshi, Uzbekistan Karshi, Uzbekistan
Abstract. In this article, the characteristics of the synthesis of hydrocarbons from CO and H2 in the presence of catalysts containing Co coated with alkali metals were studied, the results of the study of the catalytic effect of aluminum oxides and aluminosilicates of different porosity were presented, the liquid synthesis products for the sample based on aluminum oxide selectivity increased from 41 to 92% when potassium catalyst was added, selectivity of methane formation decreased from 29 to 4%, the effect of the nature of the support (A2O3 and SiO2) and 20Co/ The addition of potassium to the SiO2 sample did not change the CO conversion by 86-87%, but increased the yield of C5+ hydrocarbons and their selectivity.
Keywords: Aluminum oxide, catalyst, Co-K catalyst, Fischer-Tropsch, aliphatic hydrocarbons, Liquid hydrocarbons, CO conversion, Co-catalyst.
Kirish. So'nggi yillarda kataliza-torlarga bo'lgan ehtiyoj tobora ortib bormoqda hozirgi kunda deyarli barcha katalizatorlar va sorbentlar inport asosida keltiriladi. Ayniqsa Co saqlagan katalizatorlar sintez gazidan alifatik uglevodrodlar olish uchun jarayonning asosiy katali-zatorlaridan biri hisoblanadi [1].
Oxirgi yillarda neft zaxiralarining tobora kamayib borayotganligi sababli neft mahsulotlariga bo'lgan ixtiyoj ortib bormoqda, shu sababli tadqiqotlar natijasida gazdan va ko'mirdan sintetik yoqilg'ilar olinmoqda. Fisher-Tropsh sentizi orqali alifatik uglevodorodlar olish orqali asosan yoqilg'ilar, polimer mahsulotlar va organik erituvchilar olinadi va shu mahsulotlarga bo'lgan ehtiyojni hisobga olgan holda Co tarkibli katalizatorlarni yangi katalitik
xossalarini o'rganish va shu katalizatorlarni mahalliylashtirish hozirgi kunda dolzarb muammolardan biri hisoblanadi [2].
Hozirgi vaqtda CO va H2 dan alifatik aralashmani olish sanoatda uglevodorodlar Fe-va Co-katalizatorlar ishlatiladi. Fisher-Tropsh sintezining Co-tarkabli katalizatorlar reaksiya natijasida alkanlarni hosil bo'lish unumini oshiradi.
Co katalizatori yuqori molekulyar ugle-vodorodlar miqdorini oshirish va gazsimon mahsulotlar konsentratsiyasini kamaytirish Fisher-Tropsh sintezini rivojlantirishning muhim vazifalaridan biridir.
Co katalizatoriga ishqoriy metallarning kiritilishi uglevodorodlarning o'rtacha molekulyar og'irligi ortiradi va metan chiqishi kamayadi [3].
Natijalar va muhokamalar. Kobalt
I36
katalizatorlari 150 - 240 °C haroratda CO va H2 dan uglevodorodlarni sintez qilishda faoldir. Haroratning oshishi bilan ularning faolligi va selektivligi o'zgaradi. Haroratning oshishi CO konversiyasining oshi-shiga va sintez mahsulotlarining unumdor-ligini oshirishga olib keladi. Agar harorat oshishi bilan C1-C4 va CO2 uglevo-dorodlarining umumiy unumi ortib borsa, suyuq uglevodorodlarning unumi ushbu mahsulotlarni olish uchun optimal haroratga mos keladigan maksimaldan o'tadi. Suyuq uglevodorodlar uchun katalizatorning selektivligi harorat oshishi bilan kamayadi.
Harorat CO va H2 dan uglevodorodlar sintezi jarayonining asosiy ko'rsatkichlariga teng darajada ta'sir qiladi. Optimal sintez harorati ularning individual xarakteristikasi bo'lib, katalizatorning tarkibi, shuningdek uni oldindan tozalash shartlari bilan bel-gilanadi. CO va H2 dan uglevodorodlarni sintez qilishda kobalt tizimlarining xususi-yatlariga keng assortimentdagi tayanchlar (alyuminiy oksidlari va turli g'ovaklikdagi aluminosilikatlar) tabiatining ta'sirini o'rga-nish natijalari keltirilgan [4].
10Co/AC(1-5) namunalari uchun kata-
lizatorlarning o'rganilgan seriyasida maq-sadli sintez mahsulotlari uchun yuqori selektivlik (83-91%), ularning past ren-tabelligi (29-58 g/m3) va CO konversiyasi past 16-34% kuzatilgan.
10Co/A203(1-4) tizimlari yuqori faol-lik ko'rsatdi: XCO 51-67%, suyuq uglevodorodlarning unumi 76-104 g/m3 ni tashkil etdi, shuning uchun uglevodorodlar sin-tezida Co-katalizatorlarning xususiyatlarini o'rganish CO va H2 dan 1-4 tayanchlarga o'xshash sutrukturali xususiyatlarga ega bo'lgan AI2O3 asosida tayyorlangan na-munalar ishtirokida amalga oshirildi. (1-jadval) Fisher-Tropsh uchun SiO2 asosida tayyorlangan Co-tizimli katalizatorlarning xususiyatlari Fisher-Tropsh sintez katalizatorlari ham o'rganildi. Katalizatorning faol-ligini oshirish uchun Co/Al2O3 va Co/SiO2 namunalari tarkibidagi kobalt miqdori 20% gacha oshirildi.
Biz 20Co-1K / Al2O3 va 20Co-1SiO2 katalizatorlarining xususiyatlariga tayanch-ning tabiatini (A2O3 va SiO2) ta'sirini o'rgandik. Ushbu qator namunalarni 200°C sintez haroratida solishtirish shuni ko'r-satdiki, 1% kaliy qo'shilishi alyuminiy ok-
1-jadval
Co/tashuvchi katalizatorlarda CO va H2 dan uglevodorodlarning sintezi
T=190°C, Р=1 атм_
katalizator Xco % Chiqish g/m3 Selektivlik %
Co/Al203(1) 47 6 4 87 3 5 4 90 1
Co/Al203(2) 58 15 10 96 4 11 8 80 1
Co/Al203(3) 67 19 17 104 4 12 12 75 1
Co/Al203(4) 51 17 14 76 3 14 13 72 1
Co/ Ac(1) 16 2 2 29 2 5 5 88 2
Co/ Ac(2) 23 2 1 43 3 4 3 91 2
Co/ Ac(3) 22 3 2 40 1 6 5 88 1
Co/ Ac(4) 30 5 5 52 2 7 8 84 1
Co/ Ac(5) 34 6 7 58 0 8 9 83 0
1З7
sidi asosidagi Co-tizim uchun CO konve^ siyasining sezilarii darajada pasayishiga olib keldi: 94 dan 67% gacha (1-rasm).
CO,%
100 -
selektivligi kaliyli katalizator qo'shilganda 41 dan 92% gacha, metan hosil bo'lishining selektivligi 29 dan 4% gacha kamaydi (2-
C5++(g/m3)
1S0 -
so so
40 20 0
94
1 67 72
ss
100
so
127
so
131
120
Al2O3 SiO2
■ Taqdim qilinmagan namuna
Taqdim qilingan namuna
Al2O3 SiO2
■ Taqdim qilinmagan namuna
■ Taqdim qilingan namuna
1-rasm. Katalizator tabiatining 20Co(0-1)K/Ah03 (Si02) ni CO konvertatsiyasiga ta'siri va T=200 °C da CO va H2 dan uglevodorodlar sintezida C5+ mahsulotining
chiqishi.
C5++,%
100 -
CH4,%
40 -
so so
40 20 0
92
ss
s7
41
Al2O3 SiO2
Taqdim qilinmagan namuna
Taqdim qilingan namuna
30 20 10 0
29
4 ^
Al2O3 SiO2
■ Taqdim qilinmagan namuna
■ Taqdim qilingan namuna
2-rasm. T=200°C da CO va H2 dan uglevodorodlar sintezida C5+ va CH4 ning selektivligiga 20Co(0-1)K/Ah03(Si02) katalizatorining ta'siri.
Suyuq mahsulotlarning unumdorligi uglevodorod zanjirining o'sishi ehtimoli a 0,68 dan 0,91 gacha keskin oshishi bilan bir vaqtda 80 dan 127 g/m3 gacha ko'tarildi. 20Co/SiÜ2 katalizatoriga kaliyning kiritili-shi Xco ning 72 dan 66% gacha kamayishiga olib keldi, suyuq uglevodorodlarning unumi esa 131 dan 120 g/m3 gacha kamaydi.
Alyuminiy oksidiga asoslangan namu-na uchun suyuq sintez mahsulotlarining
rasm). 20Co/SiO2 katalizatori ta^ibiga kaliy qo'shimchasining kiritilishi ushbu selek-tivlik ko^satkichlarining o'zgarishiga olib kelmadi, bu mos ravishda 87-88% va 5% ni tashkil etdi.
Ushbu katalizatoñami optimal sintez hararatida taqqoslash shuni ko'reatdiki, 1% K ning Co-tizimla^a kiritilishi kataliza-torlar faolligining boshqacha o'sishiga olib keldi (2-jadval). Alyuminiy oksidi asosidagi
I38
0
Co-katalizato^a kaliy qo'shilishi CO ning konversiyasini 7i dan 8i% gacha oshirishga yoráam beгdi, biг vaqtning o'zida suyuq sintez mahsulotlarining 112 dan 138 g/m3 gacha ko'tarilishi va ulaming hosil bo'li-shining selektivligi 75 gacha 81%.
bog'liqlik o'matildi 20Co-M/AhÜ3(SiÜ2). Katalizatorni tayyorlash usuli faol metallarni shimdirish ketma-ketligiga asoslangan bo'lib jarayonda CO va H2 dan uglevo-dorodlar sintezining unumdorligini, CO konversiyasi hamda C5+ yuqoгi bo'lgan
2-jadval
20Co-(0-1)M sitel katalizatorlari ishtirokida CO va H2 dan uglevodorodlarning sintezi.
Katalizator °C Xco % Chiqish g/m3 Selekl tivlik % а
CH4 C2-C4 C5+ CO2 C5+ CH4 C2-C4 CO2
Co/AÍ2Ü3 190 72 20 15 112 17 75 12 9 4 0.86
Co-1K/AÍ2Ü3 210 82 16 10 138 24 81 8 6 5 0.87
Co/SiO2 210 86 18 17 140 21 79 9 9 4 0.83
Co-1K/ SiO2 220 87 13 14 147 24 82 6 7 4 0.82
2OC0/SÍO2 namunasiga kaliyning kiritilishi CO konversiyasining 86-87% ga teng o'zgarishiga olib kelmadi. C5+ uglevo-dorodlarining unumi va ularning selektivligi biroz oshdi: mos ravishda 140 dan 147 g/m3 gacha va 79 dan 82% gacha. Ikkala tayanchda ham katalizatorlar uchun C1-C4 uglevodorodlarining chiqishi 35 dan 26-27 g/m3 gacha kamaydi. Barcha namunalar uchun optimal sintez haroratining 10-20 °C ga oshishi kuzatildi.
Birinchi marta Co-katalizatorni I guruh ( Li, Na K, Rb, Cs) metallari bilan Faol-lashtirish Fisher-Tropsh sintezida suyuq uglevodorodlar unumini oshirishga va ularning o'rtacha molekulyar og'irligini oshi-rishi aniqlandi. Ishqoriy metalning tabiati katalitik faolligi va selektivligi o'rtasida
mahsulotlarining hosil bo'lishini oshiradi.
Fisher-Tropsh sintezi uchun sintez gazining 138 g/nm3 gacha chiqishi bilan suyuq uglevodorodlarni tanlab olish imkoni-ni beruvchi Co-K katalizatori qabul qilingan. Bunday holda hosil bo'lgan uglevodorodlar og'ir fraktsiyalar bilan boyitiladi.
Xulosa. Xulosa qilib aytganda o'tkazil-gan tadqiqotlar natijasida Co/tashuvchi kata-lizatorlarda CO va H2 dan uglevodorodlarning sintezi 10Co/AC(1-5) namunalari uchun katalizatorlar o'rganildi va Alyuminiy oksidiga asoslangan namuna uchun suyuq sintez mahsulotlarining selektivligi kaliyli katalizator qo'shilganda 41 dan 92% gacha, metan hosil bo'lishining selektivligi 29 dan 4% gacha kamayishi aniqlandi.
2.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
Елисеев О.Л., Цапкииа М.В., Дементьева О.С., Давыдов П.Е., Казаков А.В., Лапидус А.Л. Промотирование Со-катализаторов синтеза Фишера-Тропша щелочными металлами. // Кинетика и катализ. 2013, Т.54, Х22, с. 216-221. Лапидус А.Л., Елисеев О.Л., Цапкина М.В., Белоусова О.С. (Дементьева О.С.), Гущин В.В. Промотирование калием Со-катализатора синтеза ФишераТропша.
www.srt-iournal.uz
1З9
// Известия РАН, Сер. хим. 2010, №9, с. 1785-1786.
3. Лапидус А.Л., Елисеев О.Л., Цапкина М.В., Давьщов П.Е., Белоусова О.С. (Дементьева О.С.). Влияние пористой структуры носителя на свойства кобальтовых катализаторов синтеза углеводородов из СО и Нг. // Кинетика и катализ. 2010, Т. 51, № 5, с. 757-761.
4. Белоусова О.С. (Дементьева О.С.), Лапидус А.Л., Елисеев О.Л., Цапкина М.В. Синтез углеводородов из СО и Нг на промотировапных щелочными металлами Со-катализаторах. // Тезисы докладов IV Молодежной конференции ИОХ РАН. Москва, 2010, с. 80-81.
