Разработка катализаторов на основе оксида алюминия для процессов получения олефинов из спиртов, страница 58

Рис. 6.5. Влияние концентрации электроноакцепторных центров (включая слабые) на удельную скорость образования этилена в процессе дегидратации этанола.

Где, W_уд. - скорость, выраженная в единицах W[];

N_ак*г^-1 – количество кислотных центров на 1 г катализатора

Условия проведения процесса – T=330^оС, τ=0,5с, V_кат.=1см³.

Рис. 6.6. Влияние концентрации сильных электроноакцепторных центров на удельную скорость образования этилена в процессе дегидратации этанола.

Где, W_уд. - скорость, выраженная в единицах W[];

N_ак*г^-1 – количество кислотных центров на 1 г катализатора

Условия проведения процесса – T=330^оС, τ=0,5с, V_кат.=1см³.

Известно, что промышленные оксиды алюминия, применяемые в качестве носителей, катализаторов и сорбентов для различных процессов, содержат примеси таких элементов как Fe до 0,15 масс. %, Si до 0,05 и Na до 0,7 масс. %. Небольшие примеси Fe и Si до 0,1 масс. % практически не влияют на активность оксидов алюминия, в то время как катионы натрия являются каталитическими ядами для многих кислотно-основных процессов. Поэтому для того чтобы оценить степень влияние примесей натрия на процессы дегидратации спиртов нами была подготовлена серия образцов с содержанием Na от 0 до 0,9 масс. %. Все образцы были получены пропиткой по влагоемкости исходного гидроксида алюминия особой чистоты (содержание натрия – <0,001 масс. % (в пересчете на Na₂O), железа <0,0001 (в пересчете на Fe₂O₃) ) раствором гидроксида натрия c последующей сушкой и прокаливанием при температуре 550^оС. Данные по величине удельной поверхности, пористой структуры и кислотным свойствам полученных оксидов представлены в таблице.

Таблица. 6.3.

Влияние примесей натрия на текстурные характеристики и концентрацию электроноакцепторных центров (включая слабые) оксидов алюминия.

Из таблицы видно, что даже небольшие примеси натрия влияют на пористую структуру оксидов алюминия, приводя к уменьшению суммарного объема и среднего размера пор, а также приводят к уменьшению концентрации слабых электроноакцепторных центров. Каталитическая активность оксидов алюминия с различным содержанием натрия (0-0,9 масс. %) определялась в реакциях дегидратации этанола и н-бутанола. В результате были получены линейные корреляционные зависимости между концентрацией электроноакцепторных центров, полученных по новой методике и удельной скоростью образования олефинов. (Рис. 6.7 и 6.8) с факторами достоверности 0,98 (для дегидратации этанола) и 0,99 (для дегидратации бутанола).

Рис. 6.7. Влияние концентрации электроноакцепторных центров (включая слабые), на удельную скорость образования бутенов в процессе дегидратации н-бутанола.

Где, W_уд. - скорость, выраженная в единицах W[];

N_ак*г^-1 – количество кислотных центров на 1 г катализатора

Условия проведения процесса – T=350^оС, τ=0,8c, V_кат.=1см³.

Рис. 6.8. Влияние концентрации электроноакцепторных центров (включая слабые), на удельную скорость образования этилена в процессе дегидратации этанола.

Где, W_уд. - скорость, выраженная в единицах W[];

N_ак*г^-1 – количество кислотных центров на 1 г катализатора

Условия проведения процесса – T=350^оС, τ=0,5c, V_кат.=1см³.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что даже небольшие количества примесей натрия (0,3%) более чем в 2 раза снижают активность катализаторов. Отметим, что примеси натрия в количестве 0,2-0,5% содержатся практически во всех коммерческих оксидах алюминия, получаемых методами переосаждения или гидратацией продуктов термической активации гидраргилита.