РОЗДІЛ 2
ВИХІДНІ РЕЧОВИНИ ТА МАТЕРІАЛИ, МЕТОДИ ЕКСПЕРИМЕНТУ, СИНТЕЗ ЗРАЗКІВ
2.1. Вихідні речовини та матеріали
2.1.1 Порошкоподібні цеоліти NaY (SiO2/Al2O3=4.7), NaM (SiO2/Al2O3=9.8) та
NaЦВM (SiO2/Al2O3=41) виробництва АТ “Сорбент” (Нижній Новгород, Росія) за ТУ
38.102168-85. Статичну ємність за парами води, бензолу та гептану подано в
таблиці 2.1.
2.1.2 Цеолітвмісна мікросфера (ЦВМС) у натрійовій формі [90].
Таблиця 2.1
Паспортні характеристики порошкоподібних цеолітів NaY, NaM та NaЦВМ
Зразок
Статична ємність, см3/г
за водою
за бензолом
за гептаном
NaY
0.29
0.32
NaM
0.12
NaЦВМ
0.07
0.18
2.1.3 Кальцій азотнокислий 4-водний (Ca(NO3)2.4H2O) реактивної чистоти – ч.д.а.
(ГОСТ 4142-77).
2.1.4 Лантан азотнокислий 6-водний (La(NO3)3.6H2O) реактивної чистоти – ч.д.а.
(ТУ 6-09-4676-78).
2.1.5 Амоній азотнокислий (NH4NO3) реактивної чистоти – ч.д.а. (ГОСТ 22867-77).
Фізико-хімічні дослідження проводили з використанням хімічно-чистих
газоподібних (х.ч.) азоту, гелію та аміаку, рідкого кумолу (ізопропілбензолу)
високої чистоти, високочистого н-гексану (для хроматографії, виробництво фірми
"Мерк", Німеччина), а також суміші гексанів із вмістом н-гексану,
2-метилпентану (2-МП), 3-метилпентану (3-МП) та гептанів 52,50; 13,14; 27,59 і
6,77 % мас. відповідно. Для алкілування використовували бензол (х.ч.) та
децен-1 (х.ч.).
На особливу увагу заслуговує гелій, паспорт якого наводимо.
Гелій газоподібний стиснутий очищений марки “ А ” ТУ У 14299304-002
Кількість гелію - 6000 л.
Тиск при 20 0С - 15 МПа; при 0 0С - 14 МПа.
Об'ємна частка гелію, % не менше - 99,9950;
Об'ємна частка неону, % не більше - 0,0040;
Об'ємна частка азоту, % не більше - 0,0005;
Об'ємна частка кисню та аргону, % не більше - 0,0001;
Об'ємна частка водню, % не більше - 0,0001;
Об'ємна частка двоокису вуглецю, % не більше - 0,0002;
Об'ємна частка вуглеводнів, % не більше - 0,0001;
Об'ємна частка водяної пари, % не більше - 0,0005.
З гелієм такої чистоти за водою та двоокисом вуглецю можна проводити будь-які
аналітичні роботи без жодної доочистки.
2.2. Синтезовані каталізатори
На основі вихідних цеолітів (п. 2.1.1) обміном натрію на амоній було
приготовано водневі форми цеолітів усіх трьох типів, імітуючи каталізатори
крекінгу зразками HNaY та НЦВМ, а також цеолітну основу каталізатора
ізомеризації н-парафінів зразком НМ.
Водневі форми цеоліту високомодульного та морденіту одержували шляхом
чотириразового іонного обміну натрію вихідних зразків на катіони амонію
(NH4NO3, 3 моль/дм3) при 80 °С протягом 2 год з проміжним прожарюванням
протягом 2 год при 550 °С. Співвідношення тверда/рідка (Т/Р) фази складало 1:2.
Глибина обміну сягала 98-99 %. Таким чином було одержано зразки НЦВМ та НМ. Їх
піддавали термопарообробці (ТПО) у спеціальній установці [124, 125] в атмосфері
чистої водяної пари протягом 2 год при температурах 200, 300, 400 та 500 °С.
При цьому одержано зразки НЦВМ ТПО-200, НЦВМ ТПО-300, НЦВМ ТПО-400, НЦВМ
ТПО-500 та НМ ТПО-200, НМ ТПО-300, НМ ТПО-400, НМ ТПО-500 відповідно.
Зразок HNaY одержували аналогічним чином, але шляхом дворазового іонного обміну
(ступінь декатіонування – 90 %).
Полікатіонну форму синтетичного цеоліту Y одержували чотириразовим іонним
обміном вихідного натрію на Ca2+ (Ca(NO3)2.4H2O, 1,5 моль/дм3, 80 °С, 1,5 год,
Т/Р=1:2), дворазовим обміном катіонів одержаної проміжної форми на La3+
(La(NO3)3.6H2O, 1 моль/дм3, 80 °С, 1,5 год, Т/Р=1:2) та одноразовим обміном
катіонів нової проміжної форми на NH4+ (NH4NO3, 3 моль/дм3, 80 °С, 1,5 год,
Т/Р=1:2). В результаті синтезовано зразок НLаCаNаY, хімічний склад якого
відповідає формулі 0,35H0,41La0,20Ca0,04NaY. Зразок піддавали ТПО при 200, 250,
300 та 400 °С.
Зразок LaNaY готували шляхом дворазового обміну вихідного натрію на лантан з 1
моль/дм3 розчину La(NO3)3.6H2O без проміжних прожарювань (вміст лантану – 55 %
від обмінної ємності).
2.3. Методи дослідження
2.3.1. Кислотність
2.3.1.1. Метод термопрограмованої десорбції аміаку
Кислотність синтезованих зразків вивчали методом термопрограмованої десорбції
(ТПД) аміаку [91, 124, 125]. Методика зводилась до контрольованої десорбції
попередньо хемосорбованого аміаку наважкою досліджуваного зразка у потоці гелію
в температурному діапазоні 200-650 °С у спеціальному мікрореакторі,
вмонтованому у хроматографічну схему на місці випаровувача (рис. 2.1). Гелій з
балона після редукування тиску надходить до блоку регулювання газових потоків
(БРГП), керованого осушеним у адсорбері 3 стиснутим повітрям. Призначення БРГП
- забезпечення постійних витрат газу у робочому 1 та порівняльному 2 реакторах.
Після проходження реакторів потоки газу надходять у робочу та порівняльну
комірки детектора теплопровідного типу (ДТТ), розташованого у термостаті 4.
Температура в реакторах підтримується регулятором температури (РТ), а швидкість
її зростання задають програматором ПТ. Сигнал з ДТТ надходить на електричний
вимірювальний міст ЕлВМ і після підсилення - на самописець.
Сам мікрореактор 1 (рис. 2.2) внутрішнім діаметром 3 мм розташовано коаксіально
у кожусі 2 з використанням тефлонової прокладки 3 та накидної гайки 4. Потрібну
температуру в реакторі підтримують за допомогою ніхромового електронагрівача 5,
в теплоізоляцію 6 якого вмонтовано глуху трубку регулюючого платинового
термометра опору 7. Газ-носій через трубку 8
Рис. 2.1. Блок-схема установки для дослідження кислотності гетерогенних
каталізаторів:
1 – робочий реактор; 2 – порівняльний реактор; 3 – адсорбер-осушувач; 4 –
термостат; БРГП – блок регулювання газових потоків; РТ - блок регулювання
температури; ДТТ – детектор теплопровідного типу; ПТ – програматор темпера
- Київ+380960830922