Главная » 2014 » Август » 27 » Скачать Термодинамические основы процесса регенерации катализатора никель на кизельгуре с использованием сверхкритического флюидного бесплатно
3:13 AM
Скачать Термодинамические основы процесса регенерации катализатора никель на кизельгуре с использованием сверхкритического флюидного бесплатно
Термодинамические основы процесса регенерации катализатора "никель на кизельгуре" с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса
Диссертация
Автор: Галлямов, Рустам Фаилович
Название: Термодинамические основы процесса регенерации катализатора "никель на кизельгуре" с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса
Справка: Галлямов, Рустам Фаилович. Термодинамические основы процесса регенерации катализатора "никель на кизельгуре" с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса : диссертация кандидата технических наук : 01.04.14, 05.17.08 / Галлямов Рустам Фаилович; [Место защиты: Казан. гос. техн. ун-т им. А.Н. Туполева] - Казань, 2010 - Количество страниц: 153 с. ил. Казань, 2010 153 c. :
Объем: 153 стр.
Информация: Казань, 2010
Содержание:
Введение
Глава I Сверхкритические флюидные среды в задачах регенерации катализаторов
11 Каталитические системы в химии и нефтехимии
12 Промышленные методы регенерации катализаторов 17 121 Промышленный процесс регенерации катализатора гидроочистки
13 Анализ процессов регенерации катализаторов с точки зрения их эффективности и удовлетворения требованиям ресурсо - и энергосбережения
14 Сверхкритические флюидные технологии в каталитической химии
15 Обзор использования сверхкритического флюидного экстракционного процесса для регенерации катализаторов
Выводы
Глава 11 Сверхкритические флюидные среды и их свойства
21 Природа критического состояния
22 Свойства вещества в окрестности критической точки
23 Растворимость веществ в сверхкритических флюидных растворителях
24 Методы описания растворимости
241 Теоретические методы описания растворимости
242 Эмпирические методы описания растворимости 69 Выводы
Глава III Экспериментальная реализация метода исследования растворимости веществ в сверхкритическом растворителе и сверхкритического флюидного экстракционного процесса
31 Экспериментальные методы исследования растворимости веществ в сверхкритических флюидных растворителях
311 Статический метод
312 Динамический метод
32 Экспериментальная установка для исследования растворимости веществ в сверхкритическом растворителе и сверхкритического флюидного экстракционного процесса
321 Ячейка высокого давления
33 Результаты пробных измерений
34 Методика проведения экспериментов
35 Оценка погрешностей проведенных измерений 91 Выводы
Глава IV Исследование процесса регенерации катализатора «никель на кизельгуре» методом СКФЭ
41 Характеристика исследуемого объекта
42 Определение состава дезак гивирующих катализатор соединений (кокса)
43 Исследование растворимости компонентов кокса в сверхкритическом диоксиде углерода
44 Результаты описания растворимости М,1ч[-диметилформамида с использованием уравнения Пенга-Робинсона
45 Регенерация катализатора «никель на кизельгуре» с использованием СФКЭ процесса
46 Результаты исследований активности регенерированных образцов катализатора
Выводы
Глава V Растворимость металлоорганических комплексов в сверхкритическом диоксиде углерода
51 Формирование никельорганического комплекса
52 Обзор работ по растворимости органических комплексов на основе никеля в сверхкритическом диоксиде углерода
53 Исследование растворимости металлорганического комплекса на основе магния и трилона Б
Выводы
Введение:
Катализаторы играют исключительно важную роль в живой природе. Г.К. Боресков [1] отмечает, что почти все реакции в живых организмах сами по себе происходят медленно и только благодаря участию биологических катализаторов, протекают с достаточной для организмов скоростью.
Первое крупное промышленное использование катализа осуществлено в 1746 г. в нитрозном (камерном) способе производства серной кислоты [2]. В конце XVIII в. открыто каталитическое действие кислот при осахаривании крахмала и впервые применены твердые катализаторы: глины при дегидратации спиртов, металлы в процессах дегидрирования. Однако понятие о катализе возникло позднее. Лишь в 1834 г. Митчерлих ввел понятие «контактные реакции», а в 1835 г. Берцелиус предложил термин «катализ».
Из распространенных в современной промышленной практике твердых катализаторов первой, по-видимому, была открыта и получила широкое применение металлическая платина. В первой четверти прошлого века открыто ускоряющее действие платины в реакциях разложения пероксида водорода, окисления водорода, оксида углерода и углеводородов, окисления спирта в уксусную кислоту. В 1831 г. Филлипс запатентовал применение платины для окисления диоксида серы. Однако резкое снижение активности платины при переработке сернистого газа, полученного обжигом колчедана, препятствовало ее промышленному применению. Причина этого явления - отравление платины соединениями мышьяка и другими ядами - была установлена лишь в конце XIX столетия. Только после этого были разработаны способы очистки газов от контактных ядов и возник крупномасштабный промышленный каталитический процесс - контактное окисление диоксида серы [3].
В настоящее время открыты тысячи катализаторов [4], несколько сот из них находят применение в гетерогенном и гомогенном катализе. Важнейшие крупномасштабные химические производства базируются на использовании катализаторов в наиболее ответственных процессах [5].
Среди всего многообразия каталитических реакций, гидрирование углеводородов является одним из важнейших процессов в химической промышленности. Использование реакций гидрирования в промышленности способствовало развитию процессов облагораживания топлива, синтезов из окислов углерода и многочисленных реакций восстановления.
Процесс каталитического гидрирования, широко реализован в химической и нефтехимической отраслях промышленности. Традиционными катализаторами реакции гидрирования являются элементы VIII группы периодической системы Д.И. Менделеева. В процессе гидрирования ненасыщенных углеводородов в качестве катализатора обычно применяется никель, осажденный на том или ином пористом носителе (пемза, окись магния, кизельгур и др.) [6]. В частности, катализатор «никель на кизельгуре» используется на предприятии ОАО «Нижнекамскнефтехим» в процессе очистки изопрена от ацетиленовых соединений.
Активность и селективность катализаторов гидрирования являются основными характеристиками, от которых зависит эффективность протекающих процессов. При этом не меньшее, а иногда и решающее значение имеет постоянство этих характеристик в течение длительного времени работы катализаторов. Вследствие этого возникает важнейшая проблема стабильности, непрерывности, долговечности работы катализаторов [7]. Однако существует много причин снижения активности катализаторов в процессе эксплуатации, и среди них закоксовывание при гидрировании углеводородов — наиболее распространенная [8, 9].
Дезактивация катализаторов в процессе закоксовывания — обратимый процесс, т.е. при удалении кокса каталитические свойства восстанавливаются. В промышленных условиях для удаления кокса наиболее широко используют окислительную регенерацию — процесс контролируемого выжига кокса кислородосодержащими смесями при температурах катализа и выше.
Традиционные методы регенерации имеют существенные недостатки, например такие как, высокая температура и окислительная среда, что в совокупности влияет на структуру катализатора. Под воздействием высокой температуры (для некоторых катализаторов 873 К) возможен локальный перегрев и спекаемость катализатора, а также неполное удаление углерода из-за неравномерного распределения в слое катализатора регенерирующей среды (канальное движение газа) [10].
Учитывая все недостатки традиционных методов регенерации, возникает необходимость поиска альтернативного способа очистки катализаторов. Одним из таких методов регенерации является использование сверхкритического флюидного экстракционного (СКФЭ) процесса. СКФЭ -процесс представляет собой новый технологический процесс, основанный на уникальных свойствах растворителей в сверхкритическом флюидном состоянии.
Свойства сверхкритических флюидов такие как, высокий коэффициент диффузии и низкая вязкость, позволяют экстрагировать дезактивирующие соединения из пор катализатора. При этом катализатор не подвергается воздействию агрессивной окислительной среды в сочетании с высокой температурой, что позволяет сохранить пористую структуру и неизменный химический состав катализатора.
Использование сверхкритической флюидной экстракции позволит значительно снизить затраты на регенерацию катализаторов и адсорбентов. Весьма существенным преимуществом применения сверхкритической экстракции является также то, что многократно удлиняется срок службы катализатора, поскольку он не теряет заметно своих свойств даже после многих циклов регенерации.
Целью настоящей диссертационной работы является следующее:
1. Создание экспериментальных установок для исследования растворимости веществ в сверхкритических флюидных средах и процесса регенерации катализаторов с использованием СКФЭ — процесса.
2. Изучение природы соединений (кокса) дезактивирующих катализатор.
3. Исследование растворимости компонентов кокса.
4. Описание растворимости одного из компонентов кокса в СК СОг с использованием уравнения Пенга-Робинсона.
5. Разработка термодинамических основ регенерации катализатора «никель на кизельгуре» с использованием чистого и модифицированного сверхкритического диоксида углерода.
6. Исследование растворимости металлоорганического комплекса на основе магния и трилона Б.
Автор выражает глубокую благодарность своим руководителям, профессору Гумерову Фариду Мухамедовичу и доценту Сагдееву Айрату Адиевичу за повседневную помощь и полезные советы при выполнении работы. А также выражает благодарность за консультации профессорам Габитову Ф.Р. и Харлампиди Х.Э., а также к.х.н. Федорову Г.И.