Способ получения углеродного носителя для катализаторов

Способ получения углеродного носителя для катализаторов путем обработки сажи с удельной поверхностью 30-100 м²/г при перемешивании и температуре 750-1200^oС с газообразными углеводородами до увеличения массы сажи на 150-210 мас. и образования уплотненного углеродного материала, отличающийся тем, что, с целью получения носителя с увеличенной удельной поверхностью и обеспечивающего повышенную активность катализатора на его основе, после образования уплотнительного углеродного материала газообразные углеводороды заменяют паровоздушной смесью с массовым соотношением воздуха и пара (0,1:0,5):1 и обработку ведут с удельным ее расходом 0,5-1,0 кг на 1 кг уплотненного материала до снижения его массы на 7-60%

Изобретение относится к области получения углеродных носителей для катализаторов, например катализаторов гидрирования бензойной кислоты, нитробензотрифторида и ортонитрофенола, гидроочистки и окисления сернистых соединений.
Целью изобретения является получение носителя с увеличенной удельной поверхностью за счет введения дополнительной операции.
П р и м е р 1 В кварцевый реактор с внутренним диаметром 90 мм загружают 100 г сажи с удельной поверхностью 50 м²/г, реактор приводится во вращение с угловой скоростью 2 рад/мин. Внешним электронагревателем реактор разогревают до 950^oС и в слой непрерывно перемешиваемой сажи подают 170 л/ч пропан-бутановой смеси с содержанием 50% пропана и 50% бутана. После науглероживания сажи в течение 5 ч до привеса 190 мас. в перемешиваемый слой углеродного материала вместо пропан-бутановой смеси подают паровоздушную смесь с содержанием 0,2 мас.ч. воздуха на 1 мас.ч. водяного пара с удельным расходом 1,0 кг/кг углеродного материала. После активации до уменьшения массы на 44% углеродный носитель имеет форму полых глобул, которые ассоциированы в более крупные образования. Удельную адсорбционную поверхность углеродного носителя определяют по адсорбции аргона газохроматографическим методом. Размер и структуру глобул углеродного носителя определяют методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии. Параметры микроструктуры углеродного носителя определяют методами рентгеноструктурного анализа.
Углеродный носитель имеет следующие показатели: межплоскостные расстояния (d₀₀₂) 3,51 , область когорентного рассеяния (L_a) 35 ; размер. глобул 500-5000 ; удельная поверхность 570 м²г; прочность на истирание О,4% мин; прочность на раздавливание 150 кг/см².
Углеродный носитель катализаторов готовят в виде дисперсных порошков или гранул (таблеток, черенков, сфер и т.п.) с размером частиц от 50 мкм до 15-20 мм.
Катализаторы на основе углеродного носителя готовят по следующей методике.
К суспензии 1 г углеродного носителя в 10 см³ воды при 20^o добавляют раствор 0,05 г палладийхлористоводородной кислоты в 1 см³ воды и раствор 0,11 г карбоната натрия в 3 см³ воды. Нанесение палладия проводят в течение 30 мин. Затем к полученной суспензии добавляют раствор 0, 04 г формиата натрия в 1 см³ воды. Восстановление катализатора проводят при 60^oС в течение 1 ч. Катализатор отмывают водой от ионов хлора, сушат, пропитывают раствором, содержащим 0,02 г карбоната натрия в 1 см³ воды, отжимают на фильтре и сушат. Содержание палладия в катализаторе 2,0 мас.
Испытания катализатора на активность проводят в процессе гидрирования бензойной кислоты в циклогексанкарбоновую кислоту в автоклаве при 170^oС и давлении водорода 18 атм при загрузке 10 г бензойной кислоты и 0,2 г катализатора с размером частиц менее 1 мкм. Активность катализатора определяют из зависимости количества поглощенного водорода от времени при конверсии бензойной кислоты 50% Активность имеет размеренность г бензойной кислоты/г катализатора в 1мин. Активность катализатора составляет 0,35 г/мин.
Примеры 2-8 характеризуют различное массовое соотношение воздуха и пара, расход паровоздушной смеси и снижение массы углеродного материала. Полученные данные приведены в таблице.
Примеры 9-11 сравнительные, пример 12 выполнен по прототипу. Размер глобул 20-50 мкм.
Примеры 13-18 включают краевые значения существенных признакоа, а именно; температуру науглероживания 750 и 1200^oС, привес 150 и 210% и начальное значение удельной поверхности взятой сажи 30 и 100 м²/г соответственно
Как видно из приведенных в таблице данных, предложенный способ обеспечивает получение носителя в виде полых глобул с удельной поверхностью 74-640 м²/г против 7 м²г по прототипу. Это в свою очередь приводит к получению катализаторов на основе данного носителя с увеличенной активностью. Например, для катализатора 2% Pd/c активность при гидрировании бензойной кислоты в циклогексанкарбоновую изменяется в пределах от 0,21-0,35 г/г катализатора против 0,01 г/г катализатора по прототипу.
Изобретение относится к каталитической химии, в частности к получению углеродных носителей (УН) для катализатора (КТ) гидрирования бензойной кислоты в циклогексанкарбоновую кислоту. Повышение активности КТ достигается введением в способ получения УН дополнительной операции. Получение УН ведут обработкой сажи (удельная поверхность 30-100 м²/г) пропан-бутановой смесью (ПБС) при перемешивании и 750-1200^oС до увеличения массы сажи на 150-210% и образования уплотненного углеродного материала. Затем ПБС заменяют паровоздушной смесью с массовым соотношением воздуха и пара (0,1-0,5):1 и обработку ведут с расходом 0,5-1 кг на 1 кг уплотненного углеродного материала до снижения его массы на 7-60%, Испытания УН показывают, что производительность КТ возрастает с 0,01 г до 0,35 г/г КТ в 1 мин. 1 табл.