Носитель мембранного катализатора

 

Предполагаемое техническое решение относится к каталитическим процессам. Носитель катализатора имеет композиционную структуру, включающую крупнопористые и мелкопористые слои из крупнодисперсного и мелкодисперсного -оксида алюминия. Для увеличения каталитической активности и обеспечения разделительных способностей слои выполнены композиционными в виде включений нанодисперсных частиц на поверхностях крупнодисперсных частиц и смеси ультрадисперсных частиц и -оксида алюминия. 2 ил.

Полезная модель относится к созданию катализаторов, а именно носителей катализаторов на основе оксида алюминия, которые могут быть использованы в качестве подложки для носителей катализаторов, применяемых в различных химических реакциях.

Важное значение в каталитических системах играет носитель активного вещества. Носитель должен обеспечить сохранение каталитических свойств катализатора в условиях высоких температур, предохранять его от воздействия каталитических ядов, создать требуемую форму, гранулометрический состав и необходимую прочность, обеспечивать доступность активных металлов для молекул сырья. Материал носителя должен обеспечивать равномерное распределение активных металлов в порах катализатора и интенсивному протеканию массо- и теплообменных процессов, существенно влияя на термическую стабильность катализатора.

Наиболее часто в качестве носителя используют оксид алюминия, что обусловлено его термической стабильностью, относительной легкостью получения и доступностью сырья [1].

В литературе последних лет все большее внимание уделяется каталитическим мембранам, представляющим из себя подложку, обеспечивающую механическую прочность, и функциональные слои (каталитический и (или) селективный) [2-4]. Для получения мембранных катализаторов в качестве подложек используют микрофильтрационные мембраны, однако их характеристики (низкая удельная прочность и незначительный объем пор) не позволяют создать требуемое содержание и распределение катализатора [4].

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является носитель катализатора, который содержит относительно крупные частицы -оксида алюминия, диспергированные в матрице, которая включает в себя -оксид алюминия, образованный (на месте) золь-гель процессом [5].

Носитель прототип содержит два компонента a-оксида алюминия в виде смеси частиц с большим и меньшим размером при весовом содержании от 10:90 до 90:10.

Недостатками прототипа являются недостаточно высокая пористость, малая развитость поверхности реакционной зоны, что приводит к снижению разделительной способности и невозможности равномерного и контролируемого распределения прекурсора (катализатора).

Задача, которую решает предполагаемая полезная модель, заключается в обеспечении требуемого уровня массообменных процессов и контролируемого распределения прекурсора, обеспечивающего сохранение каталитических свойств.

Поставленная техническая задача решается тем, что в носителе, включающем крупные и мелкие частицы -оксида алюминия имеются наноразмерные частицы -оксида алюминия, расположенные в виде включений на поверхности крупнодисперсных частиц и смеси с мелкодисперсными частицами, расположенных послойно. При этом достигается равномерное распределение прекурсора катализатора по глубине подложки с плотным их слоем на внешней стороне.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена структура заявляемого носителя мембранного катализатора. На фиг. 2 изображена схема CVD-установки проточно-циркуляционного типа, включающей мембранный катализатор с заявляемым носителем.

Носитель мембранного катализатора состоит из алюмооксидного материала, имеющего композиционную слоистую структуру из крупных частиц -оксида алюминия (1), с внедренными на их поверхности частицами у-оксида алюминия (2) и смеси ультрадисперсных частиц а-оксида алюминия и у-оксида алюминия (позиция 3). Реакционное пространство в отличие от известных слоистых катализаторов находится со стороны крупнопористого слоя.

Преимущества заявляемого носителя мембранного катализатора (4) фиг. 2 проявляются в ходе химического осаждения из газовой фазы в CVD-установке проточно-циркуляционного типа (5), подсоединенной к обогреваемому циркуляционному контуру (6). Направление циркуляции газового потока показано стрелками (7). Газ подается и выводится через штуцера 8 - (ввод) и 9 -(вывод). Осаждение осуществляется в среде различных газов-носителей и при различных температурах. В качестве инертного газа-носителя использовали азот, а окислительного воздух.

Распределение частиц прекурсоров-катализаторов по внутренней и внешней поверхностям подложки определяли методами энергодисперсионного анализа и электронной микроскопии. Установлено, что частицы катализатора проникают в поры на глубину до 100 мкм. Поровые характеристики композиционных мембран - удельную поверхность и объем мезопор определяли методом низкотемпературной адсорбции азота.

Использование заявляемого носителя позволяет за счет изменения условий осаждения получать композиционные мембраны со слоями оксидов различного фазового состава (аморфных MoOу, кристаллических MoO 2, MoO3) с требуемым распределением оксидов по глубине подложек. Доказана возможность равномерного распределения прекурсоров по порам заявляемого носителя и создания плотных слоев на поверхности, что является определяющим в случае получения мембранных катализаторов с высокой термической стабильностью [6].

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Дзисько В.А. Основы методов приготовления катализаторов. - Новосибирск, Наука, 1983 г.

2. Носитель катализатора мембранный [электронный ресурс]. - Режим доступа - http://www.lomonosov-msu.m/archive/lomonosov2009/26.pdf. Дата доступа 29.11.2013 г.

3. 3. Bobrov V.S., Digurov N.G., Skudin V.V. Propane dehydrogenation using catalytic membrane. Journal of mtmbrane Science, 2005, 253, p. 233-242.

4. Григорян Э.Ф., Мержанов А.Г. Катализаторы XXI века. Наука-производству 1988, 3, с. 30-40.

5. Патент США 2115469 B01J 12/04, B01J 37/00. Заявитель Нортон кемикал процесс продактс корпорейшн, опубл. 20.07.1998 г. (прототип).

6. Скудин В.В. Получение композиционных мембран со слоем материала и массивного катализатора. - Мембраны и мембранные технологии, 2012. - т. 2, 4. - с. 303-317.

Носитель мембранного катализатора, включающий крупнопористые и мелкопористые слои из крупнодисперсных и мелкодисперсных частиц -оксида алюминия, отличающийся тем, что слои выполнены композиционными из ультрадисперсных частиц -оксида алюминия, расположенных на крупнодисперсных частицах и слоя, состоящего из смеси ультрадисперсных частиц и -оксида алюминия.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Многоцветная декоративная фасадная или стеновая панель с полимерным покрытием относится к оптике и светотехнике, использующей многослойные и поляризующие материалы на основе полимеров для получения ярких визуальных эффектов. Предложение может быть использовано декораторами и дизайнерами в рекламных целях для конструирования многоцветных панелей привлекающих внимание движущихся наблюдателей, изготовления декоративных бленд или покрытий, или индикаторных элементов для наземных, водных и воздушных транспортных средств, для конструирования козырьков или экранов с предупредительными надписями в наземных, водных и воздушных транспортных средствах и конструирования экранов с предупредительными надписями в зданиях.

Многоцветная декоративная фасадная или стеновая панель с полимерным покрытием относится к оптике и светотехнике, использующей многослойные и поляризующие материалы на основе полимеров для получения ярких визуальных эффектов. Предложение может быть использовано декораторами и дизайнерами в рекламных целях для конструирования многоцветных панелей привлекающих внимание движущихся наблюдателей, изготовления декоративных бленд или покрытий, или индикаторных элементов для наземных, водных и воздушных транспортных средств, для конструирования козырьков или экранов с предупредительными надписями в наземных, водных и воздушных транспортных средствах и конструирования экранов с предупредительными надписями в зданиях.
Наверх