C[1]-C[4] көмірсутектерді өндірістік маңызды мұнайхимиялық мономерлерге каталитикалық өңдеу
Руководитель проекта: Байжуманова Толкын Сапарбековна
Исполнители проекта:
Организация: Институт топлива, катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского
Инвентарный номер: 0218РК00670
Регистрационный номер: 0118РК00275
Ключевые слова:
"Объектом исследования являются нанесенные полиоксидные каталитические системы приготовленные методами пропитки и СВС в растворе способные с высокой активностью катализировать процессы переработки легких алканов в олефины.
Цель работы - разработка новых нанесенных каталитических систем на основе синтетических и природных носителей с заданными свойствами, путем конструирования технологии переработки основного компонента природных и попутных нефтяных (С1-С4 углеводородов) газов с целью получения высоких выходов промышленно важных газонефтехимических продуктов. Методы исследования. Для оценки состава, структуры и морфологии изучаемых синтезированных катализаторов были использованы различные физико-химические методы исследования (СЭМ, РФА, ТПД). С помощью рентгенофазового анализа (РФА) расшифрованы спектры носителя и катализаторов. Также исследовано взаимодействие кислорода с поверхностью разработанных катализаторов методом ТПД кислорода. Результаты исследований. Установлено, что оптимальным в окислении метана природного газа является 20%La-10%Ce-20%Mg-50% глицин катализатор, приготовленный методом СВС в растворе на котором суммарный выход олефинов, составил 20,0% при 43%СН4+17%О2+40%Ar, Т=6500С, W = 2500 ч-1. Определено, что при окислительном превращении этана природного газа оптимальным является 5%V/AISi+(ϴ+α) -Al2O3 (V2O5) катализатор. При испытании, которого в окислительном превращении этана природного газа выход этилена составил 78,5% при 20%С2Н6+5%О2+51%Ar+24,1%H2O, W=8000 ч-1, Т=7000С. Выявлено, что при окислительном превращении пропана природного газа на разработанном 5%V/Al2O3 катализаторе максимальный выход олефинов составил 27,6% при следующих условиях: 66,5%С3Н8+33,5%СО2 при Т=7000С, W=1000 ч-1 и С3Н8:СО2=2:1. Методом ТПД кислорода установлены адсорбционные и энергетические характеристики разработанных катализаторов с различным атомным содержанием активных компонентов. Изменение концентрации и атомных соотношений в катализаторах заметно влияют на адсорбцию О2. Введение молибдена в состав ванадиевого катализатора способствует уменьшению адсорбции кислорода. Взаимодействия кислорода с 20%La+10% Ce+20%Mg /50% глицин катализатором методом термодесорбции указывает на адсорбцию кислорода в виде 2 форм, отличающихся строением, температурой, порядком и энергией активации десорбции. Предпологается, что активную роль в процессе селективного окисления метана природного газа в олефины на 20%La+10%Ce+20%Mg/50%глицин катализаторе играют активные центры способные десорбировать атомы кислорода с Едес. = 51,3 - 64,1 кДж/моль. Из проведенных исследований по определению площади, поверхности и распределению пор на поверхности разработанных катализаторов установлено, что с увеличением процентного содержания ванадия на носителе симбатно повышается размер пор на поверхности каталитической системы. Предпологается, что данная зависимость связана с активностью нанесенного 5,0V% катализатора в окислительном превращении как этана, так и пропана природного газа в олефины при найденных оптимальных условиях реакции. Определено, что при рентгенофазовом анализе разработанных каталитических систем были обнаружены характерные фазы. Однако, только на однокомпонентном ванадиевом катализаторе обнаружена фаза AlVO4 (JSPDS, 11-0130) свидетельствующая о связи носителя с активной фазой. Предпологается, что данная фаза способствует эффективной работе катализатора в окислительном превращении этана и пропана в олефины. Новизна решений, заложенных в реализацию проекта, заключается в разработке новых моно-, би- и поликосидных каталитических систем на основе (V, Mo и La, и др.) обладающих способностью проводить процесс окисления легких алканов в олефины. Основные технико-экономические показатели процесса. Активность разработанных каталитических систем: 5%V/Al2O3, 4%V+1%Mo/2%Ce/(Ɵ+α)Al2O3, 1,0%V+4%Mo/2%Ce/(Ɵ+α)Al2O3, 3,5%V+1%Mo+0,5%La/2%Ce/(Ɵ+α)Al2O3, 20%La-10%Ce-20%Mg-50% глицин, 1%V/AISi+(ϴ+α)AI2O3, 5%V/AISi+(ϴ+α)AI2O3 (V2O5), 5%V/AISi+(ϴ+α)AI2O3 (NH4VO3) исследовалась в каталитическом окислительном првращении метана, этана и пропана природного газа в олефины. Среди изученных составов оптимальными в превращении метана, этана и пропана природного газа в олефины являются следующие катализаторы при найденных экспериментальным путем оптимальных услвоиях: 20%La-10%Ce-20%Mg-50% глицин, 5%V/AISi+(ϴ+α) -Al2O3 (V2O5) и 5%V/Al2O3. Степень внедрения. Полученныенанесенные моно-, би- и поликосидные каталитические системы, приготовленные методом пропитки на воздухе и СВС в растворе на основе (V, Mo и La, и др.) являются перспективными для проведения дальнейших исследований по получению высокоэффективных модифицированных катализаторов для получения высокоценной газонефтехимической продукции- олефинов, которые являются базовым сырьем для синтеза многих других соединений, необходимых для развития химической промышленности РК. Эффективность. Разработаны новые катализаторы, ведущие эффективно и избирательно процесс окислительного превращения метана, этана и пропана природного газа в олефины. Область применения - газопереработка, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая промышленность."