Abstract: В настоящее время большой интерес приобретает разработка технологий получения топлив и сырья для нефтехимии из природного (ПГ) и попутного нефтяного (ПНГ) газов. В частности, известны разработки фирмы Synfuels Int. Inc. через окислительный пиролиз углеводородов с получением ацетилена и его селективным каталитическим гидрированием в этилен, который может выступать в качестве сырья для нефтехимии или конвертироваться в высокооктановые компоненты моторных топлив [1, 2]. Смесь продуктов окислительного пиролиза отличается высокой концентрацией С2Н2 (до 15 об.%), что приводит к риску выхода высокоэкзотермической реакции гидрирования ацетилена в этилен из под контроля. Поэтому фирма Synfuels Int.Inc. предлагает проводить процесс в среде растворителя (N-метилпирролидон). Стоит отметить, что для газовых смесей, содержащих до 4 об.% С2Н2, более целесообразна организация процесса в газофазном режиме, т.к. в этом случае значительно снижаются производственные затраты и упрощается технологическая схема процесса. Согласно патентам Synfuels, перспективными катализаторами гидрирования выступают системы на основе палладия, модифицированные металлами I В, II B и III А групп [1, 2]. В связи с этим, цель данной работы состоит в изучении закономерностей протекания газофазного гидрирования ацетилена в этилен с использованием Pd/Сибунит и Pd-Zn/Сибунит катализаторов, в частности, в исследовании влияния температуры реакции, количества инертного разбавителя (кварц), содержания С2Н2 и Н2 в реакционной смеси на каталитические свойства Pd- и Pd-Zn-образцов. Цинксодержащие системы выбраны на основании предыдущих исследований [3, 4], как наиболее селективные в реакции жидкофазного гидрирования ацетилена в этилен. Образцы катализаторов получали методом пропитки Сибунита по влагоёмкости водным раствором Pd(NO3)2 или совместным раствором Pd(NO3)2 и Zn(NO3)2 с последующими стадиями сушки на воздухе (2 ч, 120 оС) и восстановления в токе водорода в течение 3 часов при 500оС. Каталитические испытания проводили в проточном режиме, в потоке газовой смеси, содержащей ацетилен в избытке водорода. Масса навески образцов составляла 0.5 мг для Pd/Сибунит и 1.0 мг для Pd-Zn/Сибунит. Палладиевый катализатор проявляет наибольшую активность во всём диапазоне исследуемых температур (от 35 оС до 65 оС): степень превращения С2Н2 возрастает от 34 до 80%. В случае катализатора модифицированного цинком степень превращения ацетилена принимает меньшие значения и составляет 21 % при Т = 35°С и 52 % при Т = 65°С. При этом селективность реакции на Pd-Zn/Сибунит катализаторе достигает 67 – 70 %, что на 9 % выше, величины, полученной для Pd/Сибунит образца (57 – 62 %). С целью выбора оптимального количества инертного разбавителя, достаточного для эффективного отвода выделяющегося в ходе реакции тепла, варьировали массу SiO2, загружаемого в реактор с катализатором. В случае Pd/Сибунит образца увеличение количества кварца от 0,5 до 1,5 г приводит к заметному снижению степени превращения С2Н2 от 26 до 34%. Для Pd-Zn/Сибунит этот эффект менее заметен, вследствие меньшей активности модифицированной системы. В качестве оптимального выбрано количество разбавителя, равное 1,5 г. При выбранных условиях эксперимента изучали влияние содержания компонентов реакционной смеси на свойства катализаторов. Изменение концентрации C2H2 в исходной смеси от 1,2 до 7,5 об.% сопровождается ростом активности Pd- и Pd-Zn/Сибунит в 1,5 и 3 раза, соответственно, и не влияет на распределение продуктов реакции. Изменение концентрации Н2 в концентрационном интервале от 81 до 96 об.% не оказывает значимого влияния на каталитические характеристики Pd- и Pd-Zn/Сибунит образцов, вероятно, вследствие его большого избытка в реакционной смеси. Библиографический список 1. Pat. 8410015 US, В 2. Process for liquid phase hydrogenation / M. M. Johnson, E. R. Peterson, S. C. Gattis. 2013. 2. Pat. 8460937 US, В 2. Catalyst formulation for hydrogenation / M. M. Johnson, E. R. Peterson, S. C. Gattis. 2013. 3. Влияние условий приготовления на характеристики модифицированных палладиевых катализаторов жидкофазного гидрирования ацетилена / Д. В. Глыздова, Н. С. Смирнова, Е. Ю. Герасимов, Д. А. Шляпин, П. Г. Цырульников // Химия в интересах устойчивого развития. – 2017. – Т. 25, № 1. – С. 11–18. 4. Синтез и исследование нанесенных на Сибунит Pd-Ga-, Pd-Zn-, Pd-Agкатализаторов жидкофазного гидрирования ацетилена / Д. В. Глыздова, Н. С. Смирнова, Н.Н. Леонтьева, Е. Ю. Герасимов, И. П. Просвирин, В. И. Вершинин, Д. А. Шляпин, П. Г. Цырульников // Кинетика и катализ. – 2017. – Т. 58, № 2. – С. 152–158.

Cite: Доманина Т.П. , Семенова Е.В. , Глыздова Д.В. , Шляпин Д.А.
Исследование влияния условий газофазного гидрирования ацетилена на свойства Pd/сибунит и PdZn/сибунит катализаторов
In compilation Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 8-й международной научно-технической конференции, (Омск, 26 февраля – 2 марта 2018 г.). – Издательство ОмГТУ., 2018. – C.27. – ISBN 9785804205837. РИНЦ

Identifiers:

Elibrary:

32813048

Citing: Пока нет цитирований