Разработка методов приготовления модифицированных алюмооксидных катализаторов и изучение их свойств

АННОТАЦИЯ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛЮМООКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ

Зотов Р.А., Молчанов В.В., Гойдин В.В.,  Мороз Э.М., Володин  А.М.,

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск

Изучены закономерности образования индивидуальных и модифицированных оксидов алюминия γ-Al2O3 особой чистоты, полученных из алкоголятов алюминия. Было проведено исследование гидролиза алкоголятов алюминия и модифицированных (Zr, Ti, Si) алкоголятов алюминия. Установлено, что увеличение длины цепи алкоксидной группы, повышение температуры старения и увеличение времени старения под маточным раствором приводит к снижению содержания аморфной фазы, повышению содержания фазы псевдобемита и совершенствованию его кристаллической структуры. Гидролиз в щелочной (0.5% масс. раствор аммиака) или нейтральной средах позволяет получать образцы с практически 100% содержанием псевдобемита. В то же время, в образцах, полученных гидролизом в кислой среде (0.1M раствор  HCl), содержится значительное количество аморфной фазы. Установлено, что удельная скорость в реакции дегидратации н-бутанола на модифицированных образцах оксида алюминия линейно снижается при увеличении концентрации донорных центров и линейно возрастает при увеличении концентрации акцепторных центров, концентрация которых измерялась с использованием метода спиновых зондов.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛЮМООКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ

Зотов Р.А., Молчанов В.В., Гойдин В.В.,  Мороз Э.М., Володин  А.М.,

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск

E-mail: ruslan@catalysis.ru

Изучены закономерности образования индивидуальных и модифицированных оксидов алюминия γ-Al2O3 особой чистоты, полученных из алкоголятов алюминия. Было проведено исследование гидролиза алкоголятов алюминия и модифицированных (Zr, Ti, Si) алкоголятов алюминия. Установлено, что увеличение длины цепи алкоксидной группы, повышение температуры старения и увеличение времени старения под маточным раствором приводит к снижению содержания аморфной фазы, повышению содержания фазы псевдобемита и совершенствованию его кристаллической структуры. Гидролиз в щелочной (0.5% масс. раствор аммиака) или нейтральной средах позволяет получать образцы с практически 100% содержанием псевдобемита. В то же время, в образцах, полученных гидролизом в кислой среде (0.1M раствор HCl), содержится значительное количество аморфная фаза. Установлено, что удельная скорость в реакции дегидратации н-бутанола на модифицированных образцах оксида алюминия линейно снижается при увеличении концентрации донорных центров и линейно возрастает при увеличении концентрации акцепторных центров, концентрация которых измерялась с использованием метода спиновых зондов.

ВВЕДЕНИЕ

Анализ патентных данных показывает, что наиболее эффективные катализаторы риформинга, гидроочистки нефтяных фракций, реакции Фишера-Тропша и селективного окисления СО в водороде получаются при использовании в качестве носителя для катализаторов, перечисленных реакций особо чистого оксида алюминия. Этот носитель получают гидролизом алкоголятов алюминия. Несмотря на более высокую стоимость таких носителей многие производители катализаторов считают их применение экономически оправданным. Основным производителем особо чистых носителей является компания Sasol-Germany (ранее Condea), объем производства у которой составляет около 50000 тонн в год. Вероятнее всего, высокая эффективность носителей обусловлена не только низким содержанием примесей, но и какими-то другими свойствами, зависящими от способа получения. Кроме того, в последнее время в промышленности появились большие избытки низших спиртов, таких как метанол, этанол и бутанол, которые можно использовать в качестве дешевого сырья для получения различных олефинов. Использование в качестве катализатора, для этих процессов, особо чистого оксида алюминия, является перспективным. Особый интерес представляют оксиды алюминия, модифицированные другими элементами, как правило, четырехвалентными. Метод их получения [1,2,], основан на совместном гидролизе алкоксидов алюминия и соединений Э⁴⁺. Такая модификация позволяет регулировать кислотные свойства носителя, что очень важно для катализаторов нефтепереработки, которые должны обладать многофункциональным действием, а также для других химических процессов, где необходимы катализаторы, с оптимальной силой кислотных и основных центров.

В России отсутствуют технологии производства чистых и модифицированных алюмооксидных носителей особой чистоты. В связи с этим, в Институте катализа СО РАН начата разработка технологии производства чистых и модифицированных алюмооксидных носителей и катализаторов. Технология основана на совместном гидролизе алкоголятов алюминия и соединений Э⁴⁺ [3-9].