Sonication ilə təkmilləşdirilmiş Fischer-Tropsch katalizatorları
Fişer-Tropş katalizatorlarının ultrasəs ilə təkmilləşdirilmiş sintezi: Katalizator hissəciklərinin ultrasəs müalicəsi bir neçə məqsəd üçün istifadə olunur. Ultrasəs sintezi yüksək katalitik aktivliyə malik olan dəyişdirilmiş və ya funksionallaşdırılmış nanohissəciklərin yaradılmasına kömək edir. İstifadə olunmuş və zəhərlənmiş katalizatorlar, katalizatordan təsirsiz hala gələn çirklənməni aradan qaldıran ultrasəs səthi müalicəsi ilə asanlıqla və tez bərpa oluna bilər. Nəhayət, ultrasəs deagglomeration və dispersiya optimal katalitik çevrilmə üçün yüksək aktiv hissəcik səthi və kütləvi transfer təmin etmək üçün katalizator hissəciklərinin vahid, mono-dispers paylanması ilə nəticələnir.
Fişer-Tropsch prosesləri üçün ultrasəs katalizatorunun hazırlanmasının üstünlükləri
Sonication, əsasən katalizator morfologiyası və aktiv sahə paylanması üzərində incə nəzarət yaratmaq qabiliyyətinə görə Fişer-Tropsch katalizatorlarının sintezində əhəmiyyətli üstünlüklər təklif edir. Ultrasəs dalğaları tərəfindən yaradılan yüksək enerjili kavitasiya, sürətli qarışdırmanı və prekursor materialların effektiv şəkildə deaqlomerasiyasını təmin edir və bu da yüksək dərəcədə vahid hissəcik ölçüsü paylanmasına və artan səth sahəsinə gətirib çıxarır. Bu artan homojenlik, aktiv komponentlərin daha çox dispersiyasına səbəb olur ki, bu da əlçatan reaksiya sahələrinin sayını maksimum dərəcədə artırmaq üçün vacibdir. Bundan əlavə, idarə olunan qarışdırma kinetikası tez-tez yüksək dərəcədə sabit və məsaməli strukturların əmələ gəlməsinə səbəb olur və bununla da sərt reaksiya şəraitində katalizatorun katalitik performansını, selektivliyini və uzunmüddətli stabilliyini artırır.
Sonicator UIP1500hdT Fişer-Tropsch katalizatorlarının sonokimyəvi sintezi üçün axın hüceyrəsi ilə
Katalizatorlara ultrasəs təsiri
Yüksək güclü ultrasəs kimyəvi reaksiyalara müsbət təsiri ilə məşhurdur. Güclü ultrasəs dalğaları maye mühitə daxil edildikdə akustik kavitasiya yaranır. Ultrasonik kavitasiya 5000K-a qədər çox yüksək temperatur, təqribən təzyiqlərlə yerli ekstremal şərait yaradır. 2000atm və 280m/s sürətə qədər maye reaktivləri. Akustik kavitasiya fenomeni və onun kimyəvi proseslərə təsiri sonokimya termini ilə tanınır.
Ultrasəsin ümumi tətbiqi heterojen katalizatorların hazırlanmasıdır: ultrasəs kavitasiya qüvvələri katalizatorun səthini aktivləşdirir, çünki kavitasiya eroziyası passivləşdirilməmiş, yüksək reaktiv səthlər yaradır. Bundan əlavə, turbulent maye axını ilə kütlə ötürülməsi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılır. Akustik kavitasiya nəticəsində yaranan yüksək hissəciklərin toqquşması katalizator səthinin yenidən aktivləşməsi ilə nəticələnən toz hissəciklərinin səthi oksid örtüklərini aradan qaldırır.
Palladiumla zənginləşdirilmiş katalizatorun sintezi UIP1000hdT sonikatorundan istifadə etməklə
Tədqiqat və şəkil: ©Prekob və digərləri, 2020
Fişer-Tropş katalizatorlarının ultrasəs hazırlanması
Fişer-Tropş prosesi karbon monoksit və hidrogen qarışığını maye karbohidrogenlərə çevirən bir neçə kimyəvi reaksiyadan ibarətdir. Fişer-Tropş sintezi üçün müxtəlif katalizatorlardan istifadə edilə bilər, lakin ən çox istifadə olunan keçid metalları kobalt, dəmir və ruteniumdur. Yüksək temperaturlu Fischer-Tropsch sintezi dəmir katalizatoru ilə idarə olunur.
Fişer-Tropş katalizatorları kükürd tərkibli birləşmələrlə katalizator zəhərlənməsinə həssas olduğundan, tam katalitik aktivliyi və seçiciliyi qorumaq üçün ultrasəs reaktivasiyası böyük əhəmiyyət kəsb edir.
- Yağıntı və ya kristallaşma
- (Nano-) Yaxşı idarə olunan ölçü və forma malik hissəciklər
- Modifikasiya edilmiş və funksionallaşdırılmış səth xüsusiyyətləri
- Tərkibli və ya nüvəli hissəciklərin sintezi
- Mezoporoz strukturlaşma
Core-Shell katalizatorlarının ultrasəs sintezi
Əsas qabıqlı nanostrukturlar nanohissəcikləri təcrid edən və katalitik reaksiyalar zamanı onların miqrasiyasının və birləşməsinin qarşısını alan xarici qabıqla əhatə olunmuş və qorunan nanohissəciklərdir.
Pirola və başqaları. (2010) aktiv metalın yüksək yüklənməsi ilə silisiumlu dəmir əsaslı Fischer-Tropsch katalizatorları hazırlamışlar. Onların tədqiqatında göstərilir ki, silisium dəstəyinin ultrasəs köməyi ilə hopdurulması metal çöküntüsünü yaxşılaşdırır və katalizatorun aktivliyini artırır. Fişer-Tropş sintezinin nəticələri ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış katalizatorların, xüsusən də arqon atmosferində ultrasəs hopdurulması zamanı ən səmərəli olduğunu göstərmişdir.
UIP2000hdT – 2 kVt güclü sonikator katalizatorlar hazırlamaq üçün.
Ultrasonik katalizatorun yenidən aktivləşdirilməsi
Ultrasəs hissəcik səthinin emalı, sərf olunmuş və passivləşdirilmiş katalizatorları bərpa etmək və yenidən aktivləşdirmək üçün sürətli və asan bir üsuldur. Katalizatorun bərpa qabiliyyəti onun yenidən aktivləşdirilməsinə və təkrar istifadəsinə imkan verir və bununla da iqtisadi və ekoloji cəhətdən təmiz bir proses addımıdır.
Ultrasəs hissəciklərinin emalı katalizator hissəciyindən aktiv olmayan passivləşdirici təbəqələri, çirkləri və çirkləri aradan qaldırır ki, bu da katalitik reaksiya sahələrini bloklayır. İşlənmiş katalizator şlamının sonikasiyası katalizator hissəciklərinin səthinin reaktiv şəkildə yuyulmasına və bununla da katalitik cəhətdən aktiv sahədən çöküntülərin çıxarılmasına səbəb olur. Ultrasəsləşmədən sonra katalizator aktivliyi təzə katalizatorla eyni effektivliyə bərpa olunur. Bundan əlavə, sonikasiya aqlomeratları parçalayır və mono-dispersləşdirilmiş hissəciklərin homojen, vahid paylanmasını təmin edir ki, bu da hissəciklərin səth sahəsini və bununla da aktiv katalitik sahəni artırır. Beləliklə, ultrasəs katalizatorunun bərpası kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırmaq üçün yüksək aktiv səth sahəsi olan bərpa olunmuş katalizatorlarda nəticə verir.
Ultrasonik katalizator regenerasiyası mineral və metal hissəciklər, (mezo-)məsaməli hissəciklər və nanokompozitlər üçün işləyir.
Read more about ultrasonic regeneration of spent catalysts!
Fişer-Tropsch katalizatorlarının sonokimyəvi sintezi üçün yüksək effektivli sonikatorlar
Hielscher sonikatorları möhkəm dizaynı, dəqiqliyi və miqyaslanması sayəsində katalizator sintezində çox üstünlük təşkil edir və ümumi sonikasiya avadanlıqlarına nisbətən əhəmiyyətli üstünlüklər təklif edir. Bu qurğular dəqiq idarə oluna bilən və yüksək intensivlikli ultrasəs enerjisi təmin edir ki, bu da prekursor materialların vahid dispersiyasına nail olmaq və katalizator hissəciklərinin dəqiq nüvələşməsini və böyüməsini asanlaşdırmaq üçün vacibdir. Mükəmməl idarəetmə sistemləri tədqiqatçılara güc çıxışı və impuls müddəti kimi parametrləri dəqiq tənzimləməyə imkan verir və materialşünaslıqda vacib amil olan təkrarlana bilən eksperimental nəticələri təmin edir. Bundan əlavə, Hielscher sonikatorları davamlılığı və kiçik laboratoriya qruplarından tutmuş pilot zavod əməliyyatlarına qədər müxtəlif miqyasları idarə etmək qabiliyyəti ilə tanınır və bununla da perspektivli katalizator formulasiyalarının bench miqyaslı tədqiqatlardan sənaye tətbiqinə səmərəli keçidini təmin edir. Alman mühəndislik və istehsal standartları Hielscher ultrasəs avadanlıqlarının ağır yük altında 24/7 əməliyyatda etibarlı şəkildə işlədilməsini təmin edir.
Aşağıdakı cədvəl sonikatorlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Bilməyə Dəyər Faktlar
Fişer-Tropş reaksiyası nədir?
Fişer-Tropş reaksiyası, karbonmonoksit və hidrogen qarışığı olan sintez qazını alkanlar, alkenlər, mumlar və maye yanacaqlar kimi karbohidrogenlərə çevirən katalitik kimyəvi bir prosesdir. Bu, kömür, təbii qaz, biokütlə və ya CO₂-dən əldə edilən sintez qazlarından sintetik yanacaq və kimyəvi maddələrin istehsalı üçün vacib bir yoldur.
Fişer-Tropş katalizatoru nədir?
Fişer-Tropş katalizatoru, karbonmonoksitin hidrogenlə hidrogenləşməsini və zəncirvari böyümə çevrilməsini təşviq edən bərk katalitik materialdır. Ən çox istifadə edilən aktiv metallar dəmir, kobalt və ruteniumdur və səth sahəsini, stabilliyi və selektivliyi yaxşılaşdırmaq üçün tez-tez alüminium oksidi, silisium oksidi, titaniya və ya karbon kimi materiallar üzərində saxlanılır.
Fişer-Tropş reaksiyalarından hansı sənaye sahələri istifadə edir?
Fişer-Tropş reaksiyaları sintetik yanacaq sənayesində, neft-kimya sənayesində, qazdan mayeyə çevrilməsində, kömürdən mayeyə çevrilməsində, biokütlədən mayeyə çevrilməsində və inkişaf etməkdə olan enerjidən mayeyə çevrilməsində və karbon tutmasının istifadəsi sektorlarında istifadə olunur. Bunlar xüsusilə dizel, reaktiv yanacaq, sürtkü yağları, mumlar, olefinlər və digər karbohidrogen xammallarının istehsalı üçün aktualdır.
Fişer-Tropş katalizatorlarının tətbiq sahələri nələrdir?
Fişer-Tropş sintezi, sintez qazından (CO və H qarışığı) yanacaq və kimyəvi maddələrin istehsalında tətbiq olunan katalitik proseslər kateqoriyasıdır.2), ola bilər
təbii qazdan, kömürdən və ya biokütlədən əldə edilən Fişer-Tropş prosesi, kömür kimi müxtəlif karbon tərkibli ehtiyatlardan əldə edilə bilən ən əsas başlanğıc materiallardan hidrogen və karbon monoksitdən karbohidrogenlər istehsal etmək üçün keçid metal tərkibli katalizatordan istifadə edilir. , təbii qaz, biokütlə və hətta tullantılar.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Prekob, Á., Muránszky, G., Kocserha, I. et al. (2020): Sonochemical Deposition of Palladium Nanoparticles Onto the Surface of N-Doped Carbon Nanotubes: A Simplified One-Step Catalyst Production Method. Catalysis Letters 150, 2020. 505–513.
- Hajdu Viktória; Prekob Ádám; Muránszky Gábor; Kocserha István; Kónya Zoltán; Fiser Béla; Viskolcz Béla; Vanyorek László (2020): Catalytic activity of maghemite supported palladium catalyst in nitrobenzene hydrogenation. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis 2020.
- Pirola, C.; Bianchi, C.L.; Di Michele, A.; Diodati, P.; Boffito, D.; Ragaini, V. (2010): Ultrasound and microwave assisted synthesis of high loading Fe-supported Fischer–Tropsch catalysts. Ultrasonics Sonochemistry, Vol.17/3, 2010, 610-616.
- Suslick, K.S.; Hyeon, T.; Fang, M.; Cichowlas, A. A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering A204, 1995, 186-192.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir laboratoriya üçün sənaye ölçüsü.