takomillashtirishga oid tadqiqot ishlarining tahlili

takomillashtirishga oid tadqiqot ishlarining tahlili
Dispers katalizatorlarning bir qator kamchiliklari, jumladan ularni salomasdan
qiyin ajratib olishni bartaraf etish va ishlab chiqarish uzluksizligini ta’minlash
maqsadida yog’larni gidrogenlash sanoatida ham turg’un katalizatorlar joriy etildi.
Yog’larni gidrogenlashda qo’llaniladigan katalizator kimyoviy tarkibiga qarab
kerakli selektivlikni va gidrogenlash reaksiyasida intensivlikni ta’minlashi lozim.
Shunday ekan, katalizatorni belgilangan mikrostrukturasini hosil qilish muhim
vazifalardan biri hisoblanadi.
Kukunsimon katalizatorlarni tabletka holiga keltirib; kukunsimon metallarni
qizdirib biriktirish va keyin aktivlash; kerakli miqdorda alyuminiy saqlovchi
qotishmani ishqorlash usullarda olingan turg’un katalizatorlar yaxshi o’rganilgan.
A.A. Shmidt hamkasblari bilan yog’larni gidrogenlash uchun turg’un
katalizator olishni yangi usulini taklif etishdi[130]: katalizator komponentlari
bog’lovchi modda bilan shaklga keltiriladi, so’ng vodorod muhitida yaxlitlanadi va
olingan katalizatorning metall yuzasi chumoli kislotasi bilan ishlov berilib,
aktivlashtiriladi.
Metal-keramik katalizator mo’tadil aktivlik va haroratga bog’liq bo’lmagan
yuqori selektivlik bilan ajralib tursada, nisbatan past aktivlik, metal-keramik shakl
berish va aktivlash texnologiyasini murakkabligi kabi kamchiliklarga ham ega.
Aktiv katalizator olishda asosiy e’tibor qotishma tarkibiga qaratiladi. Tarkibida
40%dan 60%gacha
nikel yoki katalitik aktiv metallar jamlanmasi bo’lgan
qotishmalar samarali ekanligi aniqlangan[129,130].
218
Geterogen katalizatorlar olishning samarali usullaridan biri bu, ikki yoki undan
ortiq metallarni dastlab eritib qotishma olish va so’ng g’ovak struktura(skelet) hosil
qilish maqsadida komponentlardan birini qotishmadan yo’qotish usulidir.
Katalizatorlarning aktivligi ma’lum darajada ularni tayyorlash sharoitlariga bog’liq
bo’ladi. Bunday holatda induksion tok hisobiga avtomatik aralashtirish va bir jinsli
qotishma olish imkonini beruvchi yuqori chastotali pechlardan foydalanish tavsiya
etiladi[129].
Qotishma makrostrukturasiga, binobarin – katalizator aktivligiga kristallanish
sharoiti jiddiy ta’sir ko’rsatadi. Dentritli yoki mayda g’ovakli strukturaga ega
qotishmalar yirik kristalli qotishmalarga nisbatan yuqori aktivlikka ega katalizator
olishga imkon beradi[129]. Qotishmani sovutish tezligining o’zgarishi katalizator
aktivligini keng ko’lamda o’zgartirish mumkin. Shunday qilib, qotishmani sovutish
sharoiti qotishmali turg’un katalizatorlar olishda muhim jihatlardan biri hisoblanadi.
Masalan, qotishmani sekin sovutilganda tartibli, to’liq taqsimlangan kristall
panjaralar hosil bo’lsa, tez sovutilganda to’liq taqsimlanmagan, betartib kristall
panjaralar hosil bo’lib, shu sababli katalizator nisbatan yuqori aktivlikka ega
bo’ladi[130].
Qotishma xossalari bilan katalizator aktivligi o’rtasidagi o’zaro bog’liqlikni
aniqlash bo’yicha ko’plab tadqiqot ishlari olib borilgan. Shu maqsadda
rentgenostrukturali, metallografik, elektron mikroskopik va boshqa tahlil
uslublaridan foydalaniladi.
Alyuminiyli qotishmalarning muhim afzalliklari shundaki, unda nafaqat
qotishmadagi kerakli komponentlarni tanlash orqali katalizator tarkibini tartibga
solish mumkin, balki ajratiladigan alyuminiy miqdorini belgilash yo’li bilan
katalizator makrostrukturasini ham tartibga solish mumkin bo’ladi.
O’simlik moylarini gidrogenlash uchun nikel-alyuminiyli qotishmani qisman
ishqorlash yo’li bilan olingan turg’un katalizatorlar taklif etilgan[129,130]. Hozirgi
kunda tarkibida asosan alyuminiy, shuningdek nikel, mis, kobalt, molibden, titan,
xrom, reniy, kumush, rux, temir, qalay, palladiy va boshqa metallar saqlovchi
qotishmali turg’un katalizatorlar ilmiy o’rganilgan.
219
Skelet va qotishmali nikel-alyuminiyli katalizatorni turli reaksiyalarda,
jumladan yog’larni gidrogenlashda qo’llashga oid eng muhim tadqiqot ishlari
MDHda D.V.Sokolskiy maktabida olib borilgan[129]. Nikel-titan-alyuminiy va
nikel-molibden-alyuminiy
qotishmali
katalizatorlari
o’simlik
moylarini
gidrogenlash jarayonida tadqiq qilingan. Mualliflar katalizator yuzasini
yog’sizlantiruvchi erituvchi sifatida natriy tripolifosfatning 10 %li suvli eritmasidan
foydalanib, katalizatorni regenerasiya qilishning yangi usulini taklif etishgan. Nikel-
titan katalizatori ishtirokida erish harorati 41
0
C dan 60
0
C gacha bo’lgan turli
maqsadda ishlatiladigan texnik salomaslar olingan.
Bu ishlardan ma’lum bo’ldiki, yuqori samarali katalizator olish uchun nikel-
alyuminiyli qotishmani nafaqat titan yoki molibden bilan balki boshqa
qo’shimchalar−metallar bilan ham aktivlashtirish lozim. Promotorlovchi
qo’shimchalarning ijobiy ta’siri D.V. Sokolskiy va uning hamkasblari ilmiy
ishlarida qayd qilingan[129].
Qotishmali nikel-mis katalizatorlarida paxta moyini gidrogenlash jarayonini
tadqiq qilish bo’yicha ko’plab ilmiy ishlar A.I. Glushenkova rahbarligida olib
borilgan[131]. Bu tadqiqot ishlarida birinchi marta gidrogenlash jarayonida
moyning kimyoviy o’zgarishi batafsil o’rganilgan.
A.I. Glushenkova va uning hamkasblarini ma’lumotlariga ko’ra[131]
alyuminiy-nikel-mis qotishmasida metallar nisbati 50:45:5 va 50:40:10 bo’lganda
olingan katalizatorlar yuqori aktivlikka ega bo’ladi. Dastlabki qotishmaga 2% xrom
va reniy qo’shilganda uni aktivligi ortadi va boshqa parametrlar o’zgarmagan
sharoitda haroratni 20
0
S ga kamaytirish mumkin. 3% temir qo’shilganda esa nikel-
mis-alyuminiyli katalizatorning aktivligi sezilarli darajada kamayadi[110]. Yuqori
qattiqlikka ega bo’lgan yog’ olish uchun ko’p komponentli nikel-mis-palladiy-
alyuminiyli katalizatordan foydalanish mumkin. Biroq, bunday katalizatorning
bahosi juda qimmatga tushadi.
Skeletli nikel katalizatoriga oz miqdorda reniy, germaniy va xrom qo’shilsa,
uning aktivligi va selektivligi ortadi. Xuddi shunday natijaga nikel-alyuminiy
katalizatorini mis bilan promotorlanganda ham erishilgan. Bunda eng aktiv
220
katalizator ingrediyentlarning quyidagi nisbatlarida olingan(%): nikel:mis:
alyuminiy – 25,0:25,0:50,0. biroq bu katalizator paxta moyini erituvchi ishtirokida
gidrogenlaganda past barqarorlikni namoyon etgan. Tadqiqot ishida nikel-mis-
alyuminiy katalizatorini titan, temir, bariy va molibden bilan promotorlash tadqiq
qilingan. Bunda, nikel-mis-molibden-alyuminiy katalizatori komponentlar nisbati
mos ravishda 22,0:20,5:7,5:50,0 bo’lganda eng yuqori aktivlik va barqarorlikni
namoyon etishi aniqlangan. Qotishma tarkibiga germaniyni kiritilishi nikel-mis-
alyuminiy katalizatorining selektivligini va ishlash muddatini oshishiga olib
kelgan[129].
Qotishmali
katalizatorlarning
fizik-kimyoviy
xossalari,
tarkibidagi
komponentlarning miqdori va sifatidan tashqari, ularni tayyorlash va aktivlashtirish
usullariga ham bog’liq bo’ladi.
Ayniqsa, bu qotishmani o’zini tayyorlash bosqichiga tegishlidir, chunki yog’ va
moylarni gidrogenlash jarayonining borishi hosil bo’ladigan kristallarning
o’lchamlariga jiddiy ravishda bog’liq bo’ladi. Katalizatorni regenerasiyalash va
tayyorlash bosqichlarida bir nechta modda va usullarni qo’llash ularning alohida
xususiyatlarini o’zgarishiga olib keladi. Masalan, skelet katalizatorini
regenerasiyalashda natriy polifosfatni qo’llanilishi uning izomerlash xususiyatini
oshishiga olib keladi. Bu esa qandolatchilikda ishlatiladigan yuqori qattiqlikka ega
bo’lgan yog’lar olishda juda qo’l keladi.
Bundan tashqari, qotishmali katalizatorlarga oltingugurt birikmalari va fosfor
birikmalari bilan ishlov berish yog’ va moylarni gidrogenlash jarayonining
selektivligini qisman oshirishiga oid tadqiqot ishlari ma’lum. Biroq, bu usullar
qotishmali katalizatorning barqarorligi va aktivligini pasayishiga sabab bo’lishi
mumkin.
Shuning uchun bo’lsa kerak, tadqiqot mualliflari[132] ikkinchi ishqorlashdan
keyin ishlatilgan skeletli katalizatorlarda ГОСТ talablariga javob beradigan oziqa
salomasi olishga muvaffaq bo’lishdi.
Katalizator aktivligi va selektivligini oshirish, hamda gidrogenizat sifat
ko’rsatkichlarini yaxshilash maqsadida katalizatorga ishlov berishning boshqa bir
221
istiqbolli yo’li bu ishqorlangan qotishmani dastlab xona haroratida havo bilan, keyin
esa 10-11 soat davomida mufel pechida 550-560
0
C da oksidlashdir.
Bunda, katalizatorni tayyorlashning keyingi bosqichlari[133] tadqiqot ishlarida
ko’rsatilgandek bajariladi.
Promotorlangan nikel-alyuminiyli qotishma asosida aktiv katalizatorlar olish
bo’yicha keng qamrovli tadqiqot ishlari K.A. Jubanov tomonidan amalga
oshirilgan[129]. Muallif bir yoki bir nechta promotorlar qo’shilgan qotishmali
katalizatorni tadqiq qilgan va asosiy ko’rsatkichlari: aktivlik, barqarorlik, selektivlik
va trans-izomerlash xususiyatlari bo’yicha taqqoslagan. Barcha o’rganilgan
katalizatorlar ichidan nikel-alyuminiy-xrom-titan va nikel-alyuminiy-xrom-mis-
temir katalizator-lari eng yaxshilari ekanligi aniqlangan va bu katalizatorlar Nijniy
Novgorod va Kazan ximkombinatlarida sanoat qurilmasida sinovdan o’tkazilib,
ishlab chiqarishga joriy etilgan.
Y.
Qodirov
ishlarida[129]
nikel-mis-alyuminiyli
qotishma
dastlab
oksidlantirilgan, so’ng qaytarilgan. Yuzasi oksidlangan katalizator oldindan
oksidlantirmay olingan katalizatorga nisbatan aktivroq bo’lishi ko’rsatib berilgan.
Nikel va mis nisbati 3:1 va 1:1bo’lgan katalizatorlar yuqori aktivlik va selektivlikka
ega bo’ladi. Nikel va mis nisbati 3:1 bo’lgan katalizator yuqori izomerlash
qobiliyatini namoyon etadi. Nikel-mis-molibden-alyuminiyli katalizatorni palladiy
va germaniy bilan promotorlash uning aktivligi, selektivligi va barqarorligini
oshiradi. Qotishmani dastlab oksinlantirish paxta moyini gidrogenlashda
katalizatorning pereeterifikasiyalash qobiliyatini oshiradi.
Qalay bilan promotorlangan nikel-mis-alyuminiyli qotishmani turg’un
katalizatorni paxta moyini gidrogenlash jarayonidagi holati tadqiq qilingan[133].
Nikel-mis-alyuminiyli qotishmani tanlanishi tasodifiy emas, negaki bu qotishmadan
olingan turg’un katalizatorlar paxta moyi asosida, gidrogenlangan oziqa yog’lari
olish imkonini beradi. Katalizatorning optimal tarkibini tanlashda qotishmadagi
faqat mis va promotor(qalay)ning o’zaro nisbatlari o’zgartirildi xolos. Qalay va
misning o’zaro nisbatlari1:4 bo’lganda olingan katalizator eng yuqori aktivlik va
selektivlikni namoyon etdi.
222
Oddiy va puxta tozalangan paxta moylarini gidrogenlashda turg’un
katalizatorlarning barqaror aktivligini oldindan bilish uchun mo’ljallangan
matematik model taklif etilgan[134]. Puxta tozalangan paxta moyi qo’llanilgan
katalizatorning barqaror aktivligini oshishiga imkon berishi aniqlangan. Taklif
etilayotgan matematik modelning asosiy ko’rsatkichlari va uning chekinishlar
diapazoni ko’rsatilgan.
Nikel-alyuminiyli katalizatorni reniy, molibden, vanadiy, titan, mis, xrom,
sirkoniy, temir, palladiy, rodiy, kobalt va niobiy bilan modifikasiyalashning ba’zi
jihatlari
F.B.
Bijanov
tomonidan
o’rganilgan[129].
Promotorlangan
katalizatorlarning strukturasi bilan aktivligi o’rtasidagi bog’liqlikni o’rganib,
muallif
promotorlash
samaradorligining
belgilangan
tarkibda,
panjara
parametrlarining o’zgarishidan murakkab aktiv markazlarning hosil bo’lishiga
bog’liq ekanligini aniqlagan. Bu aktiv markazlarda yuqori tezlikda vodorod
adsorbsiyasi sodir bo’ladi. Katalizator tarkibiga reniy, molibden, vanadiy, titan, mis,
xrom, temir, palladiy, rodiy, kobaltni qo’shish yog’larni to’yinish tezligini ortishiga
olib keladi.
Promotorlangan
nikelli
(50%
nikel)
katalizatorlarda
paxta
moyin
gidrogenlaganda ma’lum bo’ldiki, maksimum aktivlik promotor tabiatiga bog’liq va
katalizatorlarning aktivlik ko’rsatkichlari quyidagi kamayuvchi qatordagidek
taqsimlanadi: nikel-vanadiy > nikel-molibden > nikel-niobiy > nikel-palladiy >
nikel-mis > nikel-rodiy > nikel-temir > nikel-xrom > nikel-kobalt.
Qotishma tarkibi quyidagicha bo’lganda maksimum aktivlik kuzatildi: vanadiy
va palladiy 20% atrofida, molibden 12%, niobiy 8%, rodiy 5%, kobalt va temir 10%,
xrom 2%, mis 5%. Biroq, bu promotorlar paxta moyini gidrogenlashda trans
izokislota hosil bo’lishiga va jarayon selektivligiga turlicha ta’sir qiladi.
Yog’larni gidrogenlashning turg’un katalizatorlar bo’yicha ko’rib chiqilgan
tadqiqot ishlaridan xulosa qilib, shuni aytish mumkinki oson regenerasyalanadigan
ko’p komponentli qotishmali katalizatorlarni sanoat sharoitida olish imkoni mavjud
va bu katalizatorlarning aktivligi regenerasiyalashdan so’ng dastlabkisidan kam farq
223
qiladi, bundan tashqari regenerasiyalash katalizatorni oddiygina yog’sizlantirish
jarayonini o’z ichiga oladi.
Qandolatchilik yog’larining tanqisligi tufayli paxta, palma, palma-yadro
moylarini alohida, hamda ularni aralashma holida turg’un katalizatorlar ishtirokida
gidrogenlash bo’yicha tadqiqot ishlari olib borildi. Bunda vodorod bosimi ostida
gidrogenlash uslubi qo’llanilgan va jarayon turli sharoitlarda olib borilgan. Yuqorida
ko’rsatilgan moylardan tashqari kokos moyi va uning paxta moyi bilan
aralashmasini, tarkibida qalay, titan, mis, xrom, molibden kabi qo’shimlari mavjud
bo’lgan nikel-alyuminiyli katalizator qotishmasi ishtirokida gidrogenlash tadqiq
qilingan. Bunda qotishma tarkibidagi qo’shimchalar nisbati va tajriba olib borish
sharoitlari o’zgartirib turilgan. Keng ko’lamdagi fizik-kimyoviy ko’rsatkichlarga
ega mahsulotlar olingan. Tarkibida mis-qalay saqlovchi qotishmali katalizatorda
jarayonning selektiv borishi aniqlangan.
Tadqiqot ishi[133]da tarkibiga 0,3-1,5% promotor qo’shilgan nikel-mis turg’un
katalizatorida paxta moyini gidrogenlash jarayoni tadqiq qilingan. Katalizator
tarkibiga 1% miqdorida promotor qo’shish uning negadir ham aktivligi, ham
selektivligini jadal oshirishi, hamda paxta moyi asosida yuqori qattiqlikka ega
gidrogenlangan yog’ olish mumkinligi ko’rsatilgan. Tadqiqot mualliflari boshqa bir
ishlarida paxta moyini gidrogenlash jarayonida qalay bilan promotorlangan nikel-
mis-alyuminiyli katalizatorni tadqiq qilishgan. Katalizatorning optimal tarkibini
tanlashda qotishmadagi mis va qalayning o’zaro nisbatlari o’zgartirilgan. Tajribalar
180
0
C harorat, 300 kPa vodorod bosimi va vodorod berishni hajmiy tezligi 60 soat
-
1
bo’lgan sharoitda olib borilgan. Gidrogenlanayotgan xomashyoning berish tezligi
1,5 soat
-1
darajada ushlab turilgan. Katalizator aktivligi va selektivligining eng
yuqori qiymatlari qalay va misning o’zaro nisbati 1:4 bo’lganda kuzatilgan.
Ichiga 21 t turg’un qotishmali katalizator solingan uch kolonnali
batareya(diametri-0,8; balandligi-10,0 m)da palma, paxta, kungaboqar va palma
stearinini sanoat sharoitida gidrogenlash o’rganilgan[129]. Gidrogenlash, vodorodni
nazariy kerak bo’lgan hajmidan uch marta ko’p miqdorda berish bilan, 0,2-0,7 MPa
bosim ostida va 190-195
0
C haroratda olib borilgan. Qurilmada stearinli salomas
224
uchun – 1,2-2,0; yuqori va past titrli salomaslar uchun – 2-4 t/soatgacha
unumdorlikka erishilgan.
Mualliflar[129] kolonnali reaktorda paxta moyini gidrogenlash reaksiyalarida
nikel asosidagi ko’p komponentli skelet kalizatorlarning barqarorligi, selektivligi va
aktivligini tadqiq qilishgan. Kontakt vaqti(30-150 min.); harorat(180-240
0
S);
vodorod bosimi(0,1-0,5 MPa)ning gidrogenlash tezligi va salomas yog’ kislota
tarkibining o’zgarishiga ta’siri o’rganilgan.
Qodirov Y. va b.[129] promotorlangan nikel-mis-alyuminiyli katalizatorning
aktivligi, selektivligi va barqarorligini paxta moyini gidrogenlash jarayonida tadqiq
qilishgan. Qotishmadagi promotor miqdorining ortishi bilan katalizatorning aktivligi
va selektivligi ortishi ko’rsatib berilgan. Promotor 0,1%gacha kiritilganda
aktivlikning jadal o’sishi kuzatilgan. Promotorlangan katalizator OCT 18-262-81
talablariga javob beradigan salomas olish imkonini berishi aniqlangan.
Ko’rib chiqilgan tadqiqot ishlaridan xulosa qilib shuni aytish mumkinki,
hozirgi vaqtda yog’-moy sanoatida yog’larni gidrogenlash uchun asosan
kukunsimon nikel-mis katalizatorlari qo’llanilmoqda va turg’un katalizatorlar esa
keng ko’lamda joriy etilmagan. Bu, eng avvalo, mavjud katalizatorlarning yetarli
darajada samarali emasligi, ularning qimmatligi va tayyorlash texnologiyasining
murakkabligi bilan izohlanadi. Bundan tashqari yog’ va moylarni turg’un
katalizatorlarda gidrogenlash texnologiyasi va texnikasi yetarlicha ishlab
chiqilmagan. Bularning barchasi yog’larni turg’un katalizatorlarda gidrogenlash
texnologiyasini sanoatga joriy etishni qiyinlashtiradi va ushbu o’tish jarayonini
jadallashtiruvchi ilmiy-uslubiy ishlanmalarni talab etadi.
|