Улучшенные катализаторы Фишера-Тропша с ультразвуком

Улучшенный синтез катализаторов Фишера-Тропша с помощью ультразвука: ультразвуковая обработка частиц катализатора используется для нескольких целей. Ультразвуковой синтез помогает создавать модифицированные или функционализированные наночастицы, обладающие высокой каталитической активностью. Отработанные и отравленные катализаторы могут быть легко и быстро восстановлены с помощью ультразвуковой обработки поверхности, которая удаляет инактивирующие загрязнения из катализатора. Наконец, ультразвуковая деагломерация и диспергирование приводят к равномерному монодисперсному распределению частиц катализатора, что обеспечивает высокую поверхность активных частиц и массоперенос для оптимальной каталитической конверсии.

Ультразвуковое воздействие на катализатор

Ультразвук высокой мощности хорошо известен своим положительным влиянием на химические реакции. При введении интенсивных ультразвуковых волн в жидкую среду генерируется акустическая кавитация. Ультразвуковая кавитация создает локально экстремальные условия с очень высокими температурами до 5 000 К, давлением около 2 000 атм и струями жидкости со скоростью до 280 м/с. Явление акустической кавитации и его влияние на химические процессы известно под термином сонохимия.
Распространенным применением ультразвука является получение гетерогенных катализаторов: ультразвуковые кавитационные силы активируют площадь поверхности катализатора, поскольку кавитационная эрозия создает непассивированные, высокореактивные поверхности. Кроме того, массоперенос значительно улучшается за счет турбулентного потока жидкости. Высокое столкновение частиц, вызванное акустической кавитацией, удаляет поверхностные оксидные покрытия порошковых частиц, что приводит к реактивации поверхности катализатора.

Ультразвуковая подготовка катализаторов Фишера-Тропша

Процесс Фишера-Тропша включает в себя несколько химических реакций, которые превращают смесь окиси углерода и водорода в жидкие углеводороды. Для синтеза Фишера-Тропша можно использовать различные катализаторы, но чаще всего используются переходные металлы кобальт, железо и рутений. Высокотемпературный синтез Фишера-Тропша осуществляется с использованием железного катализатора.
Поскольку катализаторы Фишера-Тропша подвержены отравлению катализатора серосодержащими соединениями, ультразвуковая реактивация имеет большое значение для поддержания полной каталитической активности и селективности.

Ультразвуковой синтез катализаторов «сердцевина-оболочка»

Наноструктуры ядро-оболочка представляют собой наночастицы, инкапсулированные и защищенные внешней оболочкой, которая изолирует наночастицы и предотвращает их миграцию и коалесценцию во время каталитических реакций

Pirola et al. (2010) получили катализаторы Фишера-Тропша на основе кремнезема на основе железа с высокой нагрузкой активного металла. В их исследовании показано, что ультразвуковая пропитка кремнеземного носителя улучшает осаждение металла и повышает активность катализатора. Результаты синтеза Фишера-Тропша показали, что катализаторы, приготовленные ультразвуком, являются наиболее эффективными, особенно при ультразвуковой пропитке в атмосфере аргона.

Ультразвуковая реактивация катализатора

Ультразвуковая обработка поверхности частиц является быстрым и простым методом регенерации и реактивации отработанных и отравленных катализаторов. Регенерируемость катализатора позволяет его реактивировать и повторно использовать и, таким образом, является экономичным и экологически чистым этапом процесса.
Ультразвуковая обработка частицами удаляет инактивирующие загрязнения и примеси из частиц катализатора, которые блокируют места каталитической реакции. Ультразвуковая обработка обеспечивает поверхностную струйную промывку частицы катализатора, тем самым удаляя отложения из каталитически активного центра. После ультразвукового исследования активность катализатора восстанавливается до той же эффективности, что и у свежего катализатора. Кроме того, ультразвуковая обработка разрушает агломераты и обеспечивает однородное, равномерное распределение монодисперсных частиц, что увеличивает площадь поверхности частиц и, следовательно, активный каталитический центр. Таким образом, ультразвуковое восстановление катализаторов дает выход в регенерированных катализаторах с большой площадью активной поверхности для улучшенного массообмена.
Ультразвуковая регенерация катализатора работает с минеральными и металлическими частицами, (мезо-)пористыми частицами и нанокомпозитами.

Высокопроизводительные ультразвуковые системы для сонохимии

Hielscher Ultrasonics’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокую амплитуду. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях.
Наши клиенты довольны выдающейся прочностью и надежностью систем Hielscher Ultrasonic. Установка в тяжелых условиях эксплуатации, в сложных условиях и работа в режиме 24/7 обеспечивают эффективную и экономичную обработку. Ультразвуковая интенсификация процесса сокращает время обработки и позволяет добиться лучших результатов, т.е. более высокого качества, более высоких выходов, инновационных продуктов.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: