Скачать: katali4z.zip [159,54 Kb] (cкачиваний: 1)  

Технология производства промышленных катализаторов

ОАО НИИ «Ярсинтез» г. Ярославль

Контрольная работа

Содержание

1 Состав и структура предприятия 3

2 Характеристика (структура, состав) катализатора КДЭ-1 12

3 Технологическая блок-схема и технология производства катализатора железоокисных катализаторов 14

4 Утилизация катализатора КДЭ-1 22

Вывод23

1 Структура и состав предприятия

НИИ «Ярсинтез» располагает крупной научно-производственной базой. В настоящее время в его состав входят 14 лабораторий, 5 технологических цехов, 3 научно- производственных отдела, в которых работают высокопрофессиональные специалисты, в их числе два доктора наук, профессора, заслуженных деятеля науки РФ и более 50 кандидатов наук.

Рисунок 1 – Структура НИИ «Ярсинтез»

Научный комплекс:

НИЛ-1-Синтез мономеров с функциональными группами и продуктов малотоннажной химии.

Лаборатория разрабатывает технологии процессов: синтеза мономеров и олигомеров с функциональными группами (акрилаты, винилпиридины и др) и композиционных материалов на их основе, сложных полиэфиров и уретанов, серусодержащих и специальных органических соединений (регуляторы полимеризации, полисульфидные олигомеры).

НИЛ-2- Органический синтез.

В лаборатории органического синтеза разрабатываются:

1)современные высокоэффективные энерго- и ресурсосберегающие технологии получения изопрена:

-на основе процессов окисления;

-из изобутилена и формальдегида.

2) высокоэффективные ингибиторы термополимеризации и смолообразования непредельных органических соединений (ИПОН).

НИЛ-7 - Разделение и очистка химических соединений.

Коллектив научно-исследовательскойлаборатории разрабатывает процессы разделения и очистки продуктов основного органического и нефтехимического синтеза. На десятках промышленных установок внедрены процессы разделения углеводородных смесей экстрактивной ректификацией с ацетонитрилом и диметилформамидом.

НИЛ-8 - Физико-химические и электрохимические методы анализа и исследований.

В лаборатории выполняются анализы:

-объектов химической технологии для предприятий химической и нефтехимической промышленности;

-объектов окружающей среды (природные и сточные воды, промвыбросы в атмосферу, воздух атмосферный, воздух рабочей зоны, почвы, грунты, донные отложения, отходы производства и потребления) и др.

Используются современные методы исследования: молекулярная абсорбционная спектроскопия, атомная эмиссионная спектроскопия, атомно-абсорбционная спектроскопия, классическая полярография, переменно-токовая полярография, инверсионная вольтамперометрия, кондуктометрия, потенциометрия.

НИЛ-10 - Синтез бутилкаучука и галобутилкаучука.

- технологии получения бутилкаучука, хлор- и бромбутилкаучука;

- технологию получения порошкообразных каучуков;

- технологию получения мастики МАТЭП для автомобилестроения;

- технологию получения обратных эмульсий

- технологию получения связующих для производства тонеров (электрографических составов).

НИЛ-11 - Синтез эмульсионных каучуков и латексов.

Лаборатория занимается разработкой рецептури оформлением технологических процессов получения:

-синтетических латексов с использованием различных мономеров в присутствии анионактивных, неионогенных и катионактивных эмульгаторов;

-эмульсионных каучуков с различными функциональными группами;

-различных полимерных воднодисперсионных композиций;

-водостойких клеев с постоянно липким слоем;

-кровельных и гидроизоляционных мастик.

НИЛ-13 - Коррозионные исследования и синтез ингибиторов коррозии.

В лаборатории разрабатываются высокоэффективные ингибиторы:

-для защиты металлов от сероводородной коррозии в агрессивных средах нефтегазопромыслов (И-21-Д, И-51-Д, А-1-3 и их модификации);

-для кислотного травления на металлургических предприятиях (И-5-ВМ, И-5-ВМК);

-для различных консервационных материалов при длительном хранении и эксплуатации металлоизделий. (СД-11, И-8-ГПМ и их модификации).

НИЛ-14 - Очистка сточных вод.

Проводятсяисследования:

-по разработке эффективных коагулянтов и усовершенствованию способов очистки хозяйственно-питьевой воды;

-по изучению состава и подбору способов очистки сточных вод;

-проведение инвентаризации источников сбросов загрязняющих веществ в водные объекты и разработка нормативов сбросов (НДС).

НИЛ-15 - Промышленная токсикология.

Лаборатория проводиттоксиколого-гигиенические исследования:

-определение параметров острой, подострой и хронической токсичности

-изучение кожно-резорбтивного, местно-раздражающего и сенсибилизирующего действия

-определение токсичности твердых отходов, природных и сточных вод на гидробионтах

В настоящее время лаборатория аккредитована Государственной системой санитарно-эпидемиологического нормирования.

НИЛ-16 - Охрана труда и техника безопасности.

Лаборатория выполняет:

-определение взрывопожароопасных характеристик различных веществ и материалов в объеме требований технических условий, регламентов, паспортов безопасности;

-проведение инвентаризации отходов производства и потребления и разработ-
ка проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (ПНООЛР);

-проведение инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и разработка проектов нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ).

НИЛ-19 - Хроматографические методы анализа и исследований.

Проводятся исследования по изучению закономерностей синтеза продуктов в новых нефтехимических процессах:

-идентификация сложных составов смесей органических веществ;

-определение микропримесей и других продуктов процессов нефтехимических производств;

-разработка новых хроматографических методов количественного анализа;

выполняются анализы:

-объектов окружающей среды (атмосферный воздух, воздух рабочей зоны, промышленные выбросы, воды сточные и природные);

-испытания различных видов химической продукции.

НИЛ-21 - Выделение изобутилена. Синтез компонентов моторных топлив.

Коллективом научно-исследовательскойлаборатории разработаны процессы с применением ионообменных смол в качестве катализаторов: крупнотоннажные производстваработают на многих предприятиях как в России, так и в других странах. В этих производствах применяются разработанные в лаборатории ионитные формованные катализаторы, позволяющие значительно улучшить технико-экономические показатели процессов.

НИЛ-22 - Гетерогенные каталитические процессы и катализаторы.

-процессы получения изобутилена, пропилена, н-бутиленов - изоамиленов;

-процессы полученя стирола, а-метилстирола, параметилстирола, дивинилбензола, метилвинилпиридина;

-катализаторы дегидрирования изобутана, пропана, изопентана, н-бутана;

-катализаторы дегидрирования этилбензола, изопропилбензола, этилтолуола, диэтилбензола, метилэтилпиридина;

-дегидрирование н-бутиленов в бутодиен и изоамиленов в изопрен.

НИЛ-26 - Синтез полимерных материалов.

Лаборатория разрабатывает новые технологиипроизводства полимерных материалов.

-полимерные связующие для высококачественных авторемонтных и конвейерных лакокрасочных материалов;

-органорастворимые полимерные связующие для лакокрасочных материалов индустриального назначения;

-водорастворимые полимеры:

закалочных сред в процессах термообработки металлов;

пропиточных составов для натуральных кож;

шлихтующих препаратов в текстильном производстве;

загустителей водных сред;

стабилизаторов водных дисперсий.

-полимеры для защитных масок, используемых при изготовлении электронных печатных плат;

-поливинилпиридины высокой степени чистоты для химических источников тока и др. назначений;

-полиэфирные шпатлевки авторемонтного и индустриального назначения. Клеевые составы различного назначения в т.ч. клеи-эластомеры для высокопрочно­го соединения деталей из различных материалов и для восстановления натягов в неподвижных соединениях, контактные клеи и др.

Опытно-производственный комплекс:

Опытный завод имеет более 50 опытных и опытно-промышленных установок производительностью от 5-10 до 300-400 кг/час, обеспечивающих проведение химических реакций в широком интервале температур и давлений, а также разделение сложных химических смесей.

Цех №2 - Синтез, разделение и очистка органических веществ.

В цехе производитсяотработка технологии ивыпуск опытно- промышленных партий:

-углеводородных растворителей;

-спиртов;

-синтез компонентов отвердителей для эпоксидных смол;

-полупродуктов для получения ингибиторов термополимеризации;

-а также работы по ряду других технологических процессов.

Цех №3 - Дегидрирование углеводородов, приготовление алюмохромового катализатора и наработка опытной продукции.

В цехе проводятся работы по отработке технологии и аппаратурного оформления процессов дегидрирования, в частности дегидрирования парафиновых углеводородов на пылевидном катализаторе, а также отрабатывается технология получения гетерогенных катализаторов и осуществляется выпуск их опытных партий.

Цех №8 - Приготовление катализаторов.

В цехе проводятся работы по отработке технологии и наработке опытно-промышленных катализаторов для:

-дегидрирования этилбензола в стирол;

-дегидрирование диэтилбензола в дивинилбензол;

-дегидрирование изопропилбензола в альфаметилстирол;

-получение изопрена из изоамиленов;

-глубокого окисления органических примесей в газовых выбросах промышленных предприятий в атмосферу.

Цех №14 - Производство синтетических эмульсионных латексов и каучуков.

В цехе имеются опытные установки на которых выпускаются:

-бутадиен-нитрильные, бутадиен стирольные, акрилатные и другие латексы;

-полимерные связующие для лакокрасочных материалов, полученные сополимеризацией мономеров в растворителях;

-битумно-полимерные грунтовки, мастики а также ряд промышленных клеев.

Цех №18 - Производство углеводородов и их соединений, ингибиторов и сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот.

В цехе выпускаются опытно-промышленные партии продуктов малотоннажной химии:

-Ингибиторы термополимеризации, используемые на промышленных предприятиях в процессах разделения продуктов нефтехимии, в частности пиролиза». а также в процессах выделения мономеров – дивинила, изопрена, стирола и др.;

-ингибиторы коррозии металлов, используемых для защиты от коррозии оборудования газо- и нефтедобывающих предприятий, а также применяемых при травлении сталей на сталепрокатных заводах;

-мономеры с функциональными группами для различных полимеров со специфическими свойствами;

-полимерные связующие нового поколения, используемые в лакокрасочной промышленности для производства автомобильных эмалей и строительных красок;

-отвердители для эпоксидных смол и другие продукты.

2 Характеристика (структура, состав, требования) катализатора КДЭ-1

Катализатор КДЭ-1 предназначен для получения одного из важнейших мономеров для каучуков и пластиков в стирола дегидрированием этилбензола. Может эффективно использоваться для получения других винилароматических углеводородов: пара-метилстирола, винилтолуола.

Катализатор для дегидрирования углеводродов на основе окиси хрома, нанесенной на окись алюминия, и глиноземного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения термической стабильности, прочности катализатора, а также увеличения срока его службы, в него введен комбинированный носитель, содержащий переосажденной гидроокиси алюминия и глинозема.
КДЭ-1 представляет собой сложную промотированную систему на основе оксида железа. Работает в широком интервале температур от 560 до 650 ⁰С и объемной скорости подачи шихты от 0,2 час^-1 до 0,5 час^-1 без регенерации более 2-х лет.
КДЭ-1 может эффективно использоваться в реакторах как адиабатического типа - в радиальных и аксиальных одно- и многоступенчатых, так и в изотермических реакторах:
- при пониженном давлении и разбавлении этилбензольной шихты водяным паром в соотношении от 1,3 до 2,5 по массе;
- при избыточном давлении (1,6 в 2 ата) и разбавлении шихты водяным паром в соотношении от 1,8 до 2,5 по массе.
Характеристика катализатора КДЭ-1:
Внешний вид - гранулы красно-коричневого цвета
Размер частиц, (по желанию заказчика) диаметр 3,0 -5,0 мм, длина 12,0 мм.
Насыпная масса:1,1-1,4 г/см³
Конверсия этилбензола (в промышленном реакторе при давлении ниже атмосферного), 65-70%.
Избирательность 95-96, %
Катализатор КДЭ-1 используется на ряде российских заводов, производящих стирол.
Катализатор КДЭ-1 нетоксичен, невзрывоопасен и не требуют специальных мер предосторожности при транспортировке.
Цена на катализатор КДЭ-1 договорная, но ниже европейской.
ОАО НИИ Ярсинтез является разработчиком и производителем катализатора КДЭ-1.

Требования к катализатору: катализатор должен обеспечить не только требуемыевыходы продуктов, но также и удовлетворительное качество их. Он должен противостоятьдействию высокой температурыпри регенерации, а также обладать достаточной устойчивостью к истиранию как впроцессе дегидрирования, так и при регенерации. Катализатор, кроме того, должен обладатьопределенным сочетаниемхимических ифизических свойств.

3 Технологическая блок-схема и технология производства катализатора железоокисных катализаторов

Рисунок 2 - Функциональная блок-схема приготовления катализатора

Предлагаемый катализатор позволяет осуществлять дегидрирование углеводородов при более высоких температурах, обеспечивающих увеличение выхода целевых продуктов, и при больших объемных скоростях подачи сырья. Он прост в изготовлении, хорошо воспроизводится, дешев и прочен (срок службы превышает 1 год).
Катализатор готовят двукратной пропиткой носителя хромовой кислотой с последующей формовкой в гранулы. Гранулы сушат и обрабатывают паром в течение 10 ч при температуре 700^оС. Можно использовать переосажденный гидрат окиси алюминия любого способа приготовления, предпочтительно полученный нитратно-аммиачным или алюминатно-нитратным способом, с тщательной отмывкой гидрата окиси алюминия от иона NО^3-.

Образцы ферритов готовили механическим смешением оксида железа (гематита) с легко разлагающимися соединениями щелочного металла (обычно карбонатами) в определенном молярном соотношении с последующим прокаливанием. Охлаждение образцов проводили в среде инертного газа и до испытаний хранили в герметичной упаковке. Оксид железа (III) получали термическим разложением карбоната и сульфата железа (II)

Каталитическую активность образцов катализаторов оценивали на лабораторной установке с реактором проточного типа в стационарном слое катализатора при разбавлении углеводородов водяным паром.

Составы жидкой и газовой фазуглеводородов анализировали методом газожидкостной хроматографии.

Структурно-механические, физико-химические свойства и фазовый состав оценивали методами ртутной порометриии, мессбауровской спектроскопии (ЯГР), рентгенофазового анализа (РФА), а также по данным дифференциально-термического анализа(ДТА).

Удельную поверхность определяли методом тепловой десорбции аргона (метод БЭТ).

Из литературы известно, что компонентом, обладающим высокой начальной каталитической активностью, является оксид железа. Однако, вследствие спекания и зауглероживания поверхности в условиях реакции, его эффективность снижается. Присутствие щелочных металлов, например, калия в катализаторе стабилизирует оксиды железа. Исследования фазового состава железооксидных катализаторов в условиях , приближающихся к условиям осуществления процессов дегидрирования показали, что активными компонентами катализаторов являются смеси моно- и полиферритов калия. Поэтому,основным объектом исследований была выбрана система Ме-Fe-O, где Ме – Li, Na, K, Rb, Cs. Изучены процессы образования ферритов щелочных металлов и их каталитические свойства. Температуры прокаливания образцов соответствовали, как правило, условиям синтеза промышленных катализаторов. С целью определения оптимальных параметров синтеза железооксидных катализаторов изучены кинетические закономерности процессов ферритообразования на примере реакций Ме₂СО₃ + Fe₂O₃ = 2МеFeO₂ + СО₂ , где: Ме = Li, Na, K, Rb,Cs. Кинетика реакций ферритообразования изучалась в изотермических и неизотермических условиях.

Методом дифференциального термического анализа (ДТА) показано, что процесс взаимодействия гематита с карбонатами щелочных металлов начинается существенно ниже температур плавления и разложения последних. Следовательно, реакции между компонентами реакционных смесей протекают как типично твердофазные.

Карбонат лития (Т_пл.= 958 К) начинает взаимодействовать с гематитом при самой низкой температуре (750 К). Температуры начала взаимодействия карбонатов других щелочных металлов с α-Fе₂О₃ превышают 840 К. Взаимодействие завершается при нагреве реакционных смесей до 1200-1300 К. Следует отметить, что взаимодействие карбоната лития с гематитом в политермических условиях протекает в две стадии(на кривых ДТА отчетливо выделяются два эндотермических эффекта), а карбонатов других щелочных металлов – в одну.

Для расчета кажущейся энергии активации процесса образования ферритов щелочных металлов по неизотермическим кривым был использован дифференциальный метод Фримена-Кэррола, основанный на решении уравнения:

Кинетические параметры образования ферритов Li,Na,K,Rb,Cs приведены в таблице 1.

Изучена кинетика ферритообразования в системах Ме₂СО₃+ Fe₂O₃ (Ме=Li,Na,K) в изотермических условиях. Кинетические уравнения, основанные на модельных представлениях, как правило, не приемлемы для описания твердофазных процессов в реальных порошковых смесях, содержащих реагенты в активном состоянии. Поэтому в работе было использовано предложенное Н.Н. Олейниковым уравнение, основанное на законе действующих масс и учитывающее наряду с твердофазным взаимодействием отжиг или накопление несовершенств кристаллической решетки:

где: a- степень превращения, β – коэффициент пропорциональности, К_д– константа скорости отжига или возникновения дефектов, N_o– начальная концентрация дефектов, βN_o= К – константа скорости твердофазного взаимодействия. Значение n, формального порядка реакции, установили на основании статистических расчетов путем минимизации дисперсионного соотношения Фишера. Для подавляющего большинства экспериментов (~95%) n = 2/3, что адекватно отражает правомерность описания процесса ферритообразования уравнением сжимающейся сферы. Результаты исследования кинетики образования ферритов в изотермическом режиме подтвердили данные ДТА .

Изучено влияние химической предыстории гематита на параметры синтеза ферритов. Температурный интервал взаимодействия К₂CO₃ с гематитом, полученным термолизомсульфата (933-1128К), выше, чем с карбонатным (843-1068 К). Степень превращения в смесях с карбонатным a-Fe₂O₃ выше, чем с сульфатным при одинаковых температурах и времени изотермической выдержки, причем при повышении температуры указанное различие уменьшается. Если при 923 K степень превращения в смеси с карбонатным a-Fe₂O₃ более, чем в 2 paза выше, то при 1023 K - лишь в 1,15 раз. Указанный факт может быть объяснен ускорением отжига дефектов кристаллической решетки карбонатного оксида железа, полученного при температурах ниже 923 K, по мере повышения температуры взаимодействия. При этом размер кристаллитов карбонатного оксида (340-390 Å) увеличивается и приближается к размеру кристаллитов сульфатного оксида (610 Å). Сульфатный же оксид, полученный при более высокой температуре, претерпевает меньшие изменения и сохраняет практически прежнюю активность, благодаря несовершенной структуре, богатой дислокациями и межблочными границами.

В зависимости от мольного соотношения Ме₂СО₃ : Fe₂O₃, которое в экспериментах менялось от 1:1 до 1:11, образцы после прокаливания содержали моно-и полиферриты соответствующего щелочного металла, остаточный (непрореагировавший) гематит (таблица 2). Дополнительно методом РФА было изучено фазовое состояние системы Ме₂CO₃+ Fe₂O₃, где Ме= К, Rb, Cs с различными мольными соотношениями компонентов в зависимости от характера газовой атмосферы и условий термической обработки. Установлено, что при температурах 970-1025 К в средах воздуха, азота и водяного пара продукты термообработки состоят из моноферритов МеFeО₂ и полиферритов двух типов Ме₂О×6 Fe₂O₃ и МеFe₁₁О₁₇, а также небольших количеств непрореагировавших исходных компонентов. Количественное содержание указанных фаз зависит от типа щелочного металла, соотношения Ме₂CO₃: Fe₂O₃, среды ферритообразования. При мольном соотношении 1:4¸6 в среде водяного пара наблюдалось более полное взаимодействие компонентов, отмечено благоприятное влияние водяного пара на образование полиферритов калия, рубидия, цезия.

Литий по сравнению с другими щелочными металлами занимает особое место, по своим свойствам он ближе к щелочно-земельным элементам. Это относится также и к его способности к ферритообразованию. При мольном соотношении Li₂O : Fe₂0₃ = 1:1 образует моноферрит лития LiFeO₂, который в структурном отношении можно отнести к двойным оксидам. Он кристаллизуется по типу NaCl, причем; Li ⁺ и Fе³⁺статистически распределены в катионных узлах . Атомы кислорода образуют в такой структуре только октаэдрическую координацию вокруг катионов Fе³⁺(в случае идеального кри­сталла).

Моноферрит NaFeO₂ кристаллизуется по типу NaCl , причем в его структуре присутствуют чередующиеся слои ионов натрия и железа (для α- NaFeO₂), разделенные слоями ионов кислорода. Эти слои параллель­ны плоскости (III) структуры NaCl . Чередование слоев приводит к ромбоэдрической симметрии. Если угол ромбоэдра α = 60° , то это структура NaCl. Большинство соединений с такой структурой можно рассматривать как структуру NaCl , растянутую вдоль объемной диагонали куба. В структуреβ-NaFeO₂ половина катионов между двумя кислородными слоями - ионы натрия, а половина - ионы железа. Моноферрит натрия проявляет свойства слабого антиферромагнетика.

Пространственная решетка моноферрита калия KFeO₂ построена из бесконечного числа тетраэдровFeO₄ и ионов калия. В структурном отношении он полностью соответствует пространственному мотивуβ-кристобалита SiO₂ . Катионы трехвалентного железа занимают тетраэдрические позиции, но могут иметь и более высокую координацию, если находятся в свобод­ном пространстве между кислородными тетраэдрами. Тетраэдрическое окружение катиона железа подтверждают и параметры мессбауэровского спектра (рис.4), представляющего собой секстет линий (эффективное поле на ядре Н_Эфф = 457 кЭ, изомерный сдвиг δ - 0,46 мм/с, величина квадрупольного расщепления D = -0,1 мм/с). По своим магнитным свойствам моноферрит калия относится к слабым ан­тиферромагнетикам.

На модельных катализаторах, приготовленных на основе полиферритов щелочных металлов, была изучена их активность в реакции дегидрирования изоамиленовв изопрен. Конверсия и селективность полиферритов щелочных металловв реакции дегидрирования изоамиленов также зависят от порядкового номера щелочного промотора; полученная зависимость подобна наблюдавшейся ранее в реакции дегидрирования этилбензола.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что величина конверсии в реакции дегидрирования возрастает при переходе к более тяжело­му щелочному металлу и она существенно больше у полиферритов по сравнению с моноферритами. Величина селективности уменьшается для полиферритов и увеличивается для моноферритов при переходе от лития к цезию. Величину конверсии определяет структура полиферрита, причем она возрастает с увеличением атомной массы щелочного ме­тала. Кроме того,введение более тяжелого щелочного металла позволяет снизить температуру процесса при сохранении практически той же активности.

Температура прокаливания существенно влияет на формирование свойств катализатора. Происходит перераспределение пор по радиусам. С увеличением температуры до 870-930 К (таблица 2) поверхность, образованная мелкими порами сокращается. Объем пор катализатора практически не уменьшается, а конверсия и селективность возрастают. Однако, и после прокаливания в катализаторе значительная часть поверхности образована мелкими порами. Дальнейшее повышение температуры прокаливания вызывает спекание катализатора и снижение активности.

При изучении закономерностей процесса формирования фазового состава ферритных систем было обнаружено, что последний в значительной мере завит от характера газовой атмосферы. Так показано, что присутствие водяного пара интенсифицирует процессы ферритообразования. В восстановительной среде остаточный гематит восстанавливается до магнетита, что вызывает повышенное коксообразование на поверхности катализатора. Поэтому было предложено проводить термообработку катализатора в среде водяного пара. При этом определяли каталитическую активность катализатора и количество образовавшегося кокса после 24 ч дегидрирования.

Таблица 2 - Влияние температуры прокаливания на характеристики катализатора

Разработанные катализаторы на основе ферритных систем по своим техническим характеристикам находятся на уровне лучших мировых аналогов (рисунок 2).

Рисунок 3 - Результаты сравнительных испытаний катализаторов дегидрирования этилбензола на лабораторной установке. ( Катализаторы: К-28, КДЭ-1 - ОАО НИИ «Ярсинтез»; G-64C,MST,G-84C-SUDCHEMIEAG).

Автоматизация процесса производства желеокисных катализаторов:

Процесс производства катализаторовдегидрирования многостадиен. Он включает приготовление носителя—оксида железа, подготовку глины к активации, активацию еесерной кислотой, промывку активированной глины, фильтрование ипластическую обработкукатализаторной массы, гранулирование, сушку и прокалку . Сырую глину подсушивают досодержания влаги 10—15 % вкамерных сушилках. После этого осуществляют сушку ипрокаливание катализатора. Конструкционные материалы, применяемые дляаппаратуры технологического процесса производствакатализатора, должны обладатьповышенной коррозионной стойкостью, так как установлено, чтокаталитические свойства катализатораснижаются при загрязнении его даженебольшими количествамиокиси железа, поэтому на выходе стоят проточные хроматографы по анализу состава выхода продукции.
    Создание новыхи совершенствование выпускаемыхпромышленностью катализаторовпроводятся внаправлении повышенияих активности, селективности, стабильности, термостойкости имеханической прочности. Проводятся глубкиефизико-химические исследования свойствкатализаторов, осуществляется более правильныйподбор сырьяи промотирующих добавок, а также усовершенствуется процесс производства катализаторови оборудования.

4 Утилизация катализатора КДЭ-1

При использовании промышленных катализаторов весьма актуальной проблемой является утилизация их после выгрузки из реактора. В настоящее время промышленные катализаторы после эксплуатации по существующим правилам. подвергаются захоронению на специально оборудованных полигонах. Однако, такие катализаторы содержат ценные дорогостоящие компоненты, поэтому разными исследователями неоднократно предпринимались попытки регенерации выгруженных катализаторов и их повторного использования. В данной работе были изучены катализаторы после их работы в промышленном реакторе. Попытки ввести в выгруженный катализатор соединения калия и таким образом восстановить первоначальную активность оказались безуспешными вследствие того, что основу фазового составаотработанных железооксидных катализаторов составляет магнетит с хорошо окристаллизованной структурой, который малоактивен в процессе ферритообразования. Поэтому нами были разработаны альтернативные методы утилизации отработанных железооксидных катализаторов, заключающиеся в извлечении ценных компонентов по гидрометаллургической технологии и использовании твердого остатка для производства цветных и противокоррозионных пигментов.

Вывод

1. В изотермических и неизотермических условиях изучены кинетические закономерности твердофазного синтеза в системах Me-Fe-O, где Me –Li,Na,K,Rb,Cs. Определены кинетические параметры процесса ферритообразования: энергия активации, средняя скорость процесса, степень превращения. Изучение кинетики твердофазного синтеза ферритов позволило установить: в неизотермических условиях температурный интервал процесса, а в изотермических условиях - влияние химической предыстории гематита на параметры синтеза. Определены оптимальные параметры твердофазного синтеза ферритов щелочных металлов.

2. Изучено влияние окислительно-восстановительных свойств газовой атмосферы твердофазного синтеза на фазовый состав моно- и полиферритов. Установлено, что в атмосфере водяного пара образование фазы моно- и полиферритов щелочных металлов интенсифицируется.

3. Установлена взаимосвязь каталитической активности ферритных систем с порядковым номером щелочного промотора, а также с фазовым составом моно- и полиферритов. Изучены закономерности формирования каталитических свойств ферритных систем.

4. В условиях, моделирующих режимы синтеза и промышленной эксплуатации железооксидных катализаторов, изучено влияние добавок соединений Мо, Са, Mg, Zn на фазовый состав, каталитические и структурно-механические свойства ферритов тяжелых щелочных металлов. Показано, что молибден внедряется в кристаллическую решетку полиферритов калия и вносит в нее заметные искажения.Соединения РЗЭ и молибдена заметно увеличивают скорость электронного обмена Fe²⁺-Fe³⁺, тем самым, способствуя окислительно-восстановительному механизму катализа.

5. Установлено, что катионы двухвалентных металлов, имеющие близкий к Fe²⁺ионный радиус, заметно стабилизируют фазу К-β^˝-Fe₂O₃, однако это приводит к значительному снижению каталитической активности в реакции дегидрирования. Показано, что модифицирование ферритных каталитических систем соединениями Znи Mgувеличивает их термическую стабильность, а соединения Са увеличивают механическую прочность катализатора.

6. Полученные закономерности формирования физико-химических и каталитических свойств ферритных систем использованы для разработки химического состава и технологии производства промышленных катализаторов. Показано, что эти катализаторы по своим техническим характеристикам находятся на уровне лучших мировых аналогов.

7. Катализаторы, синтезированные на основе изученных ферритных систем, внедрены в промышленность и эффективно работают в производстве синтетических каучуков и пластмасс.