Модифицирование железооксидных катализаторов реакции дегидрирования этилбензола (90,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Общая характеристика работы Актуальность. Стирол является одним из основных мономеров для производства полимерных материалов, без которых в настоящее время не может обойтись ни одна отрасль промышленности, как в России, так и за рубежом. Стирол используется для получения полистирола, термоэластопластов, различных лакокрасочных композиций. Одним из основных способов получения стирола является процесс дегидрирования этилбензола. Интенсификация процесса дегидрирования этилбензола в стирол может быть достигнута путем совершенствования катализатора и оптимизации технологических параметров процесса (снижение расхода пара, температуры и других параметров) при одновременном снижении себестоимости производства каталитических систем. Анализ литературных данных показал, что железооксидные катализаторы дегидрирования этилбензола имеют многообразный состав и используются различные методы синтеза. В качестве сырья применяются гидроксиды и оксиды железа (III) различного фазового состава, вводятся в качестве промотирующих добавок соединения различных металлов, редкоземельные элементы. До настоящего времени нет единого мнения о природе активного компонента катализатора, о роли различных отдельно вводимых в состав соединений, об их влиянии на эксплуатационные характеристики катализатора. Видимо это объясняется многообразием применяемых каталитических систем, сочетанием различных методов синтеза и исследований их фазового состава. В этой связи актуальной является задача по модификации существующих катализаторов с целью увеличения их активности, механической прочности, термостойкости и других эксплуатационных характеристик. Решение этой задачи возможно лишь при изучении механизма взаимодействия отдельных компонентов катализатора и влияния состава каталитических систем на конверсию и селективность в реакции дегидрирования этилбензола. Настоящее диссертационное исследование выполнено при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере (ФСР МПФ НТС) РФ, программа «У.М.Н.И.К.» (Государственный контракт №5114р/7432 от 6.04.2007г., Тема №1: «Исследование, разработка и создание гетерогенной железооксидной каталитической системы для дегидрирования углеводородов с заданными технологическими параметрами, обеспечивающими конкурентоспособность и импортозамещение»). Цель работы. Исследование влияния состава каталитических систем на активность в реакции дегидрирования этилбензола в стирол путем изучения механизма взаимодействия отдельных компонентов катализатора. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: 1. Провести системное исследование высокотемпературных изменений фазового состава и каталитической активности в процессе дегидрирования 3

Стр.3

этилбензола железооксидных соединений и многокомпонентных систем на их основе. 2. Рентгенографическим и термоаналитическим методом определить фазовый состав железокалий-, железоцерий- и железомолибденоксидной систем и их влияние на активность и селективность в процессе дегидрирования этилбензола. 3. Определить кинетические параметры реакции дегидрирования этилбензола в стирол для железокалий-, железоцерий-, железомолибден-, железокалийцерий-, железокалиймолибденоксидных каталитических систем. 4. Установить форму и морфологию частиц исходных железооксидных соединений и исследовать физико-механические свойства каталитических систем (удельная поверхность, распределение частиц по размерам, механическая прочность на раздавливание). Научная новизна. Системное исследование высокотемпературных фазового изменений состава железооксидных соединений и многокомпонентных систем на их основе, позволило установить взаимосвязь между каталитической активностью и превращениями в составе оксидов железа и при их взаимодействии с соединениями калия, церия и молибдена. Введение в состав железооксидной системы соединений калия при термообработке приводит к образованию основной фазы в виде «маггематизированного» магнетита, а также моноферрита калия KFeO2, которые по сравнению с исходным железооксидным соединением проявляют высокую активность и селективность. В системе состоящей из кислородосодержащих железоцериевых и железомолибденовых соединений происходит образование в качестве основной фазы α-Fe2O3, а также фиксируется наличие СеО2 или MoO3 и MoO2 соответственно. Также можно предположить взаимодействие кислородсодержащих соединений железа с оксидами церия или молибдена, например, путем образования твердых растворов оксида молибдена в оксиде железа (III). Что послужило причиной существенного увеличения селективности железооксидных систем при введении в них соединений церия и молибдена. Определены кинетические параметры: кажущаяся энергия активации, предэкспоненциальный множитель реакции дегидрирования этилбензола в стирол для железокалий-, железоцерий-, железомолибден-, железокалийцерий-, железокалиймолибденоксидных каталитических систем. Установлена форма и морфология частиц железооксидных соединений методами электронной и растровой микроскопии. Практическая значимость. Выполнены исследования физикосвойств исходного железооксидного каталитических механических синтезированных железомолибденоксидных систем (удельная соединения и поверхность, распределение частиц по размерам, механическая прочность на раздавливание). На основе комплексного исследования железокалий-, железоцерий-, систем синтезированы многокомпонентные 4

Стр.4