Сверхстабильный катализатор может привести к более эффективному и более дешевому производству пропилена из пропана

Группа японских ученых разработала сверхстабильный, селективный катализатор дегидрирования пропана — важнейший процесс производства основного нефтехимического вещества пропилена — без дезактивации даже при температуре более 600 °C.

Пропилен является важным сырьем для пластмасс, синтетического каучука, поверхностно-активных веществ, красителей и фармацевтических препаратов. В последние годы возрос спрос на пропилен, произведенный из более дешевого пропана. Температуры реакции более 600 °С необходимы для получения достаточных выходов пропилена, но в этих жестких условиях серьезная дезактивация катализатора неизбежна из-за осаждения или спекания углерода. Следовательно, катализаторы на практике должны регенерироваться либо непрерывно, либо короткими циклами, что делает процесс неэффективным и дорогостоящим.

В настоящем исследовании группа, включающая студента магистра Юки Накая и доцента Шинья Фурукава из Института катализа Университета Хоккайдо, сосредоточилась на интерметаллидах (PtGa) платины (Pt) и галлия (Ga), которые обладают уникальными свойствами. PtGa обладает высокой термостойкостью и его структура не меняется даже при высоких температурах. Также известно, что на его поверхности имеется два вида каталитических центров.

Группа выдвинула гипотезу, что, если части Pt3 — которые способствуют осаждению углерода в дополнение к производству пропилена — «отключены», чтобы позволить функционировать только частям Pt1, катализатор будет ультраустойчивым и также сможет предотвратить отложение углерода. Группа попробовала различные металлы и методы синтеза катализатора, чтобы сделать только функцию Pt1.

Недавно разработанный катализатор (PtGa-Pb / SiO2), который нанесен на кремнезем и изготовлен путем добавления свинца (Pb) к поверхности PtGa, не проявляет дезактивации при дегидрировании пропана при 600 °C. Катализатор поддерживал начальную степень конверсии 30% в течение 96 часов после начала реакции, что значительно более стабильно, чем у традиционных катализаторов. Селективность по пропилену достигает 99,6% при небольшом количестве побочных реакций, включая отложение углерода.

«Наши результаты могут привести к более эффективному и более дешевому промышленному процессу производства пропилена из пропана без необходимости регенерации катализатора — который намного превосходит селективность и стабильность по сравнению с обычными», — говорит Фурукава. «Кроме того, этот метод может быть применим для дегидрирования других низших алканов, таких как этан и изобутан, что способствует развитию нефтехимической промышленности».

Результаты показали, что этот катализатор дает лучшие в мире характеристики при температуре 580 °C или выше. В частности, его срок службы более чем в два раза больше, чем предыдущий рекордный срок службы таких катализаторов. Кроме того, катализатор может быть получен дешево.

Источник

Метки: пропан