Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Экстракция соединений калия с поверхности отработанного мало-концентрированного катализатора СНП

В промышленных условиях пемзосеребряный катализатор окислительной конверсии метанола в формальдегид работает в среднем четыре месяца. После указанного срока эксплуатации требуется его замена на свежеприготовленный катализатор СНП (серебро на пемзе). Однако, учитывая многотонажность производства формальдегида как сырья для получения изопрена и полиизопренового каучука, алкилпиринидов, уротропина, полимерных материалов, изыскание путей, с помощью которых удалось бы расширить временные рамки использования катализаторов СНП является весьма актуальной задачей. К этому надо добавить также и практически полное отсутствие в Украине и большинстве стран СНГ сырьевых ресурсов для изготовления катализаторов СНП – серебра и пемзы, как продукта вулканической деятельности.

Одним из технологических направлений ресурсосбережения в области катализа является разработка методики регенерации катализаторов, а значит и промышленных катализаторов серебро на пемзе.

Анализ литературных источников, посвященных решению этой проблемы, показывает, что из ресурсосберегающих технологий наиболее часто используют обработку предварительно прокаленного на воздухе закоксованого катализатора серебро на пемзе кислотами: соляной [1] или уксусной [2].

В указанных работах необходимость в проведение подобного рода мероприятий связывают с удалением отравляющих серебряный катализатор соединений железа, накопившихся при эксплуатации катализатора.

Однако применение подобных реагентов, во-первых, связано с их утилизацией, так как они сами по себе являются небезопасными по отношению к окружающей среде. Во-вторых, при их применении может иметь место и некоторая потеря серебра, находящегося в окисленном состоянии [3], например, за счет образования ацидокомплексов, растворимых в воде. Более того, вследствие летучести этих кислот, затруднено их применение при повышенных температурах, обычно используемых для интенсификации процесса экстракции.

Масспектрометрические исследования, проведенные в НТУ "ХПИ" показывают, что поверхность промышленного катализатора серебро на пемзе в процессе его длительной эксплуатации обогащается не только соединениями железа, но и соединениями натрия, калия, магния, кальция (табл. 1) [4].

Таблица 1

Результаты анализа поверхности отработанного

малоконцентрированного катализатора СНП

Название элемента

Содержание элемента в свежеприготовленном катализаторе, % масс.

Содержание элемента в отработанном прокаленном катализаторе, % масс.

Na

0,313

0,353

K

0,598

0,641

Ca

1,636

1,890

Mg

0,372

0,473

Fe

0,882

1,063

 

Количественных данных об отравлении катализатора СНП соединениями указанных выше металлов в литературных источниках нет, хотя факт выключения ими отдельных участков активности поверхности серебра является неоспоримым. Не исключена также возможность насыщения этими соединениями поверхности носителя (пемзы), по каким-то причинам оказавшимися не покрытыми серебром. В результате чего изменяется ее пористость и кислотно-основные характеристики, приводящие к повышению крекирующей способности и углеотложению [5].

По разработанной в НТУ "ХПИ" технологии регенерации нанесенных катализаторов СНП, как высококонцентрированных (массовая доля серебра 36-40 %), так и малоконцентрированных (массовая доля серебра 14-16 %), включает обработку предварительно прокаленного катализатора, с целью выжигания углеродистых соединений, более экологически мягким экстрагентом – водой, содержащей при необходимости комплексон III.

Поскольку выжигание кокса с поверхности промышленного катализатора серебро на пемзе, как показали проведенные авторами хроматографические исследования, сопровождается выделением преимущественно диоксида углерода, то наиболее предпочтительным соединениями калия, блокирующими активные центры будет его карбонат. Это соединения довольно хорошо растворимом в воде. Поэтому для извлечения К2СО3 достаточно было бы использовать в качестве экстрагента воду.

1 2 3