Головин Г.Д., Степанчук А.П., Ковалёв И.Ю.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАУГЛЕРОЖИВАНИЯ CO,MO-КАТАЛИЗАТОРА ГИДРООЧИСТКИ *
Аннотация:
в статье представлены результаты исследования процессов дезактивации Co, Mo-катализатора на алюмооксидном носителе, используемого в гидроочистке реактивного топлива. Основное внимание уделено анализу структуры и состава углеродных отложений, образующихся на поверхности катализатора в ходе 300-часовых пилотных испытаний. Для оценки степени закоксованности и характера углеродных отложений применялись методы дифференциально-термического анализа и термогравиметрии. Количественная оценка показала, что массовая доля кокса на отработанном катализаторе составляет 9,95%.
Ключевые слова:
катализатор, закоксованность, дифференциально-термический анализ, термогравиметрия, углеродные отложения, регенерация катализатора, дезактивация катализатора
Дезактивация катализаторов в химическом производстве является одной из основных проблем, поскольку все контактные массы в большей или меньшей степени подвержены снижению активности. Отмечается, что проблема с дезактивацией поглощает более 90% всех вложений в области катализа [1].Наибольшее влияние на потерю активности и селективности гетерогенных катализаторов, используемых в процессе гидроочистки топлив, оказывает блокировка поверхности и активных центров в результате образования кокса при протекании реакций полимеризации и поликонденсации [2].Метод дифференциально-термического анализа (ДТА) и термогравиметрии (ТГА) имеет широкое распространение в области изучения катализаторов. Популярность метода обусловлена его простотой и экспрессностью [1].В данной работе представлены результаты анализа структурных изменений катализаторов, полученные в ходе пилотных испытаний образцов свежего Co, Mo-катализатора на основе алюмооксидного носителя гидроочистки и его же после 300 ч испытаний на пилотной установке.В проточном реакторе с целью испытаний катализаторов был проведен процесс гидроочистки реактивного топлива фракции 140-250°C с варьированием температуры процесса от 200 до 300°С, при объемной скорости подачи сырья 5 ч-1, давлении 30 бар и кратностью H2/сырье 400 нм3/м3.Для оценки состояния катализатора применялся дифференциальный термический анализ с одновременной термогравиметрией (ДТА-ТГ) на приборе DTG-60A Shimadzu. Образец отработанного катализатора нагревали в воздушной атмосфере от комнатной температуры до 800°C со скоростью 9°C/мин. Масса навески образца составила 29,8 мг, а в качестве ячейки сравнения был использован корунд (22,57 мг).По результатам анализа была получена дериватограмма для отработанного Co,Mo-катализатора, прошедшего 300 ч каталитический испытаний, которая представлена на рис. 1.1 – кривая ДСК, 2 – термогравиметрическая кривая.Рис. 1. Кривые ТГА и ДСК для отработанного образца Co,Mo-катализатора. Также в таблице 1 представлены параметры пиков ДТА-кривой для исследуемого катализатора.Таблица 1. Параметры пиков ДТА-кривой для отработанного Co, Mo-катализатора.На термограмме отработанного катализатора наблюдается два пика. Первый пик наиболее вероятно отвечает экзотермическому эффекту удалению влаги из исследуемого образца. Также в работе [3] отмечается, что пики с максимум в области от 100 до 350ºС связаны с экзотермическими реакциями окисления связанной серы. Это объясняется тем, что катализаторы гидроочистки перед проведением испытания сульфидируют, переводя оксиды активных металлов в сульфидные формы. Следующий экзопик при температуре выше 350ºС соответствует процессу окисления коксовых отложений на поверхности катализатора. Относительно низкая температура второго экзопика может свидетельствовать о том, что кокс находится в аморфном состоянии. Рост теплового эффекта после 540ºС по всей видимости свидетельствует о выгорании графитоподобных структур кокса.Термогравиметрический анализ показал, что массовая доля кокса на отработанном образце составляет 9,95 % от общей массы катализатора. Наличие пика окисления аморфного кокса свидетельствует о неоднородности углеродных отложений, что важно для выбора режима регенерации. Аморфные отложения в процессе регенирации могут быть удалены при щадящих условиях без особых повреждений активной фазы катализатора. Дальнейшее увеличение температуры, необходимое для удаления графитизированного кокса, может приводить к спеканию катализатора. Накопление кокса приводит к блокировке активных центров и пор катализатора, снижая его эффективность. Количественная оценка кокса методом ДТА позволяет контролировать степень дезактивации и своевременно корректировать режимы регенерации.
Номер журнала Вестник науки №7 (88) том 1
Ссылка для цитирования:
Головин Г.Д., Степанчук А.П., Ковалёв И.Ю. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАУГЛЕРОЖИВАНИЯ CO,MO-КАТАЛИЗАТОРА ГИДРООЧИСТКИ // Вестник науки №7 (88) том 1. С. 403 - 407. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/25044 (дата обращения: 16.01.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+