Способ получения углеродного носителя для катализатора

Способ получения углеродного носителя для катализатора по авт. св. N 1352707, отличающийся тем, что с целью получения носителя, обеспечивающего увеличение активности и механическую прочность катализатора на основе данного носителя, после обработки паровоздушной смесью проводят дополнительную обработку углеродного материала газообразными углеводородами до увеличения его массы на 1 50%

Изобретение относится к получению углеродных материалов, которые могут использоваться в качестве носителей для катализаторов и сорбентов.
Целью изобретения является упрощение носителя, обеспечивающего увеличение активности и механическую прочность катализатора за счет введения дополнительной операции.
П р и м е р 1 (прототип). В кварцевый реактор с внутренним диаметром 90 мм загружают 100 г сажи с удельной поверхностью 50 м²/г. Реактор приводят во вращение с угловой скоростью 2 рад/мин. Внешним нагревателем реактор разогревают до 950^oС и в слой непрерывно перемешиваемой сажи подают 170 л/ч пропанбутановой смеси с содержанием 50% пропана и 50% бутана. После науглероживания сажи в течение 5 ч до привеса пиролитического углерода 210% вместо пропанбутановой 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 обгара 60 мас. полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 440 м²/г, прочность на раздавливание 82 кг/см².
Приготовление катализатора. Катализатор готовят путем пропитки гранулированного углеродного носителя смесью растворов палладийхлористоводородной кислоты и карбоната натрия с последующим восстановлением водородом. Содержание палладия в образце 0,5 мас.
Испытание катализатора. В трубчатый реактор диаметром 10 мм загружают 0,3 г катализатора, устанавливают поток реакционной смеси (90 мол. водорода и 10 мол. бензола) 0,27 мл/c, реактор нагревают до 120^oС и образующиеся продукты анализируют хроматографически. Активность катализатора в гидрировании бензола в циклогексан 3,9 10^-2 моль C₆Н₆/г-ат Pd c.
Прокалка катализатора. В трубчатый реактор загружают 0,3 г катализатора, устанавливают поток водорода 0,27 мл/с, реактор нагревают до 350^oC и в этих условиях катализатор выдерживают 1 ч. После прокалки проводят повторное испытание каталитической активности по указанной выше методике.
Активность прокаленного катализатора в гидрировании бензола в циклогексан 3,2 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р ы 2 -7 иллюстрируют свойства носителя, полученного по предложенному способу.
П р и м е тр 2. Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. взамен паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь с содержанием 50% пропана и 50% бутана. Науглероживание ведут до привеса пиролитического углерода 1 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 420 м²/г, прочность на раздавливание 85 кг/см². Активность катализатора в гидрировании бензола 4,1 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 3,5 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. вместо паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь с содержанием 50% пропана и 50% бутана. Науглероживание ведут до привеса пиролитического углерода 8 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 425 м²/г, прочность на раздавливание 102 кг/см². Активность катализатора 5,4 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 4,3 10^-2 моль C₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. вместо паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь с содержанием 50% пропана и 50% бутана. Науглероживание ведут до привеса пиролитического углерода 16 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 430 м²/г, прочность на раздавливание 137 кг/см². Активность катализатора 5,1 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 3,9 10^-2 моль C₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р 5. Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. вместо паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь с содержанием 50% пропана и 50% бутана. Науглероживание ведут до привеса 24 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 465 м²/г, прочность на раздавливание 142 кг/см². Активность катализатора 7,6-10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 4,1 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р 6. Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. вместо паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь с содержанием 50% пропана и 50% бутана. Науглероживание ведут до привеса пиролитического углерода 40 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 360 м²/г, прочность на раздавливание 151 кг/см². Активность катализатора 7,3 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 5,0 10^-2 моль C₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р 7. Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. вместо паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь с содержанием 50% пропана и 50% бутана. Науглероживанием ведут до привеса 50 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 300 м²/г, прочность на раздавливание 184 кг/см². Активность катализатора 7,8 10^-2 моль C₆H₆/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 3,2 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c.
П р и м е р 8 (сравнительный). Аналогичен примеру 1, но после активации углеродного материала до обгара 60 мас. вместо паровоздушной смеси вновь подают пропанбутановую смесь и науглероживание ведут до привеса пиролитического углерода 60 мас. Полученный углеродный носитель имеет удельную поверхность 80 м²/г, прочность на раздавливание 212 кг/см². Активность катализатора 1,2 10^-2 моль C⁶H⁶/г-ат Pd c. Активность прокаленного катализатора 0,4 10^-2 моль/г-ат Pd c.
П р и м е р 9 (сравнительный). Используют катализатор фирмы Энгельгард Эскат-18, представляющий собой 0,5% палладия на углеродном носителе. Прочность на раздавливание 30 кг/см². Активность катализатора 2,7 10^-2 моль С⁶H⁶/г-ат Pd с. Активность прокаленного катализатора 1,6 10^-2 моль С₆H₆/г-ат Pd c.
Сводная таблица испытаний показывает, что дополнительное уплотнение пиролитическим углеродом углеродного носителя до привеса 1 50 мас. позволяет получить положительный эффект увеличить активность катализаторов на этом носителе вдвое и механическую прочность в 2,2 раза. Кроме того, катализаторы, полученные на носителе по предложенному способу, обладают повышенной устойчивостью к высокотемпературному спеканию в атмосфере водорода. Так, например, после прокалки при 350^oC активность катализатора, приготовленного по примеру 6, в 1,6 раза выше активности известного катализатора, что дает возможность использования данного углеродного носителя для катализаторов высокотемпературных процессов.
Изобретение относится к каталитической химии, в частности к получению углеродного носителя для катализатора. Цель - получение носителя, обеспечивающего увеличенные активности и механическую прочность катализатора. Получение носителя ведут обработкой сажи газообразной углеводородной смесью, затем пароводушной смесью с последующей дополнительной обработкой углеродного материала газообразными углеводородами до увеличения его массы на 1 - 50%. Активность катализатора (приготовленного пропиткой гранулированного углеродного носителя смесью растворов палладийхлористоводородной кислоты и карбоната натрия с последующим восстановлением водородом) при гидрировании 1 моль С₆H₆ 78 г-ат Рd c 10^-2 при механической прочности на раздавливание 194 кг/см². 1 табл.