До сих пор свойства SZ рассматривались в отношении только одной реакции изомеризации легких алканов (нормальных бутана и пентана). Во-первых, эта реакция имеет большое практическое значение, которое в последнее время еще более возросло в связи с необходимостью изменения состава автомобильного топлива со значительным понижением содержания ароматических углеводородов и заменой их разветвленными алканами. Во-вторых, она требует наличия наиболее сильных кислотных центров, что позволяет наиболее полно использовать преимущества более высокой кислотности SZ в сравнении с обычными твердыми кислотными катализаторами. В-третьих, в результате вышесказанного, каталитические свойства SZ в реакции изучены наиболее подробно, т.к. в большинстве публикаций, посвященных SZ, они либо непосредственно изучаются, либо имеются в виду.
Однако, исследования SZ этой реакцией, естественно, не ограничиваются. Катализаторы на основе SZ тестировались практически во всех реакциях, традиционно относящихся к сфере кислотного катализа. Ниже я постараюсь кратко остановиться на наиболее важных каталитических приложениях SZ.
Как уже отмечалось, наибольший интерес SZ вызывает как потенциальный катализатор для процессов изомеризации и крекинга алканов. Несмотря на высокую начальную активность, SZ подвергается в обычных условиях быстрой дезактивации, главным образом, за счет закоксования. Значительный прогресс в этом направлении был достигнут при нанесении на SZ небольших количеств платины и проведением реакции при высоких (десятки атмосфер) давлении водорода. В этом случае удается сохранять стабильную работу катализатора в течение нескольких дней [50]. Аналогичным образом удается добиваться стабилизации катализаторов на основе SFMZ.
Коммерческие процессы изомеризации в основном ограничиваются C4-C6 нормальными углеводородами, т.к. C7+ парафины подвергаются значительному крекингу даже при мягких условиях. Одним из подходов, предложенных для решения этой проблемы, является добавление в реакционную смесь небольших количеств агентов переноса гидрид-ионов, например, адамантана. Это приводит к снижению концентрации и времени жизни карбениевых ионов, что в свою очередь приводит к значительному снижению крекинга при сохранении или росте активности в реакции изомеризации [71] (Рис. 1.13).
Изомеризация и крекинг более тяжелых парафинов являются также важными реакциями в нефтеперерабатывающей промышленности для производства высококачественного топлива. При исследовании превращений н-гексадекана на Pt/SZ при 130-170°C [68] была обнаружена высокая селективность к изопарафинам (> 90%) во всех фракциях продуктов крекинга и значительные количества сильно разветвленным изогексадеканов среди продуктов изомеризации. Для того же процесса было показано [107], что добавление даже небольших количеств воды приводит к резкому снижению активности катализатора. Сообщалось также об успешном применении Pt/SZ для крекинга полиэтилена и полипропилена, преобладающих среди отходов пластмасс, с образованием разветвленных С4-С12 парафинов с выходом превышающим 75% [50].
Самой важной с промышленной точки зрения реакцией этого класса является алкилирование изобутана бутенами с образованием разветвленных C8 парафинов, в которых имеется большая практическая потребность в качестве высокооктановых компонентов бензина. Тем не менее, в литературе имеется не так много публикаций, посвященных использованию SZ в этом процессе [90, 108, 109]. Корма и соавторы [90, 108] отмечают, что SZ проявляет высокую начальную каталитическую активность, но быстро дезактивируется даже при проведении процесса при температуре 0°C. По их мнению для практического использования SZ в этом процессе необходимо приготовление катализатора с контролируемой (более низкой по сравнению со стандартным SZ) кислотностью. С этим нельзя не согласиться, тем более что особых проблем с контролируемым снижением силы кислотных центров SZ за счет варьирования условий синтеза нет. В тоже время, в работе [109] существенной дезактивации катализатора при температуре реакции 100°C не наблюдалось.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.