Keywords: conversion, bio-ethanol, nickel-iron catalyst, acetaldehyde.    1

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

297

 

 

3.

 

Результаты и обсуждение 

Синтезированные  30 мас.% Ni - Fe - 0,1 % Nd/γ–Al

2

O

3, 

30 мас.% Ni - Fe - 0,1 % Zr/γ–

Al

2

O

3   

и 30 мас.%  Ni -  Fe - 0,1  %  La/γ–Al

2

O

3 

магнитные композиты были исследованы в 

конверсии  этанола  при  температуре  реакции  равной  300 

о

С.  Полученные  результаты 

представлены на рисунке 1.  

 

 

Рисунок 1 – Влияние модифицирующих добавок на активность 30 мас.% Ni - Fe/γ–Al

2

O

3 

 

 

Результаты  показывают,  что  на  всех  композитах  в  газовых  продуктах  реакции 

образуются  водород,  метан,  монооксид  углерода,  в  жидких  продуктах  реакции  –

ацетальдегид  и  ароматические  углеводороды.  Модифицирование    30  мас.%  Ni  -  Fe/γ–

Al

2

O

3

  катализатора  оксидами  циркония  и  неодима  направляет  процесс  в  сторону 

образования  ароматических  углеводородов.  Наибольшее  их  количество  (15  об.%) 

наблюдается  на    30  мас.%  Ni  -  Fe  -  0,1  %  Nd/γ–Al

2

O

3 

катализаторе.  Модифицирование 

никель  -  железного  магнитного  композита  оксидом  лантана  приводит  к  увеличению  его 

активности, в продуктах реакции образуется 69 об.% водорода.   

Активный 30 мас.%  Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

композит был модифицирован 0,1 мас.% 

оксидом  калия  и  магния.  Тестирование  активности  синтезированных  магнитных 

композитов  в  конверсии  этанола  было  проведено  в  интервале  температур    200  -  350

о

С. 

Полученные  результаты  показали,  что  допирование  30  мас.%  Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

композита  оксидами  легких  металлов  приводит  к  смещению  оптимальной  температуры 

реакции в более высокотемпературную область (рисунок 2).  

Из  рисунка  2  видно,  что  добавление  оксида  калия  понижает  каталитическую 

активность  30  мас.%  Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3   

композита,  концентрация  ацетальдегида  в 

продуктах  реакции  понижается  от  27    до  20  об.%.    Модифицирование  30  мас.%  Ni-Fe-

0,5%La/γ–Al

2

O

3 

композита  оксидом  магния  приводит  к  смещению  оптимальной 

температуры  реакции  на  100

о

С  в  высокотемпературную  область,  увеличивается 

активность  композита.  При  температуре  реакции  300

о

С  концентрация  ацетальдегида  в 

жидких продуктах реакции составляет 30,5 об.%. 

Далее было изучено влияния концентрации оксида магния на активность Ni-Fe-La-

Mg/γ–Al

2

O

3

  композита  в  конверсии  этанола.  Содержание  оксида  магния  в  составе 

композита  варьировали  в  пределах  0,05-2мас.%,  полученные  результаты  представлены  в 

таблице 1. 

Как  видно  из  таблицы

,

  добавление  магния  в  состав  Ni-Fe-La/γ–Al

2

O

3

  композита 

приводит  к  уменьшению  концентрации  водорода,  однако  в  продуктах  реакции 

увеличивается  концентрация  метана, возможно за счет протекания реакции 

C

2

H

4 

+ Н

2

→ 

2

СН

4

. 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

298

 

 

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

5

10

15

20

25

30

35

Конц

ент

рация

 ацет

альд

егида

, об.

%

Температура реакции, 

о

С

 Ni-Fe-La/Al

2

O

3

 

 Ni-Fe-La+К/Al

2

O

3

 Ni-Fe-La+Mg/Al

2

O

3

 

Рисунок  2  -  Влияние  температуры  реакции  и  состава  композита  на  концентрацию 

ацетальдегида в продуктах реакции конверсии этанола, W=48 ч

-1

 

    

Таблица 1- Состав продуктов конверсии этанола на модифицированном оксидом магния  

Ni-Fe-La магнитном композите, Тр-300

о

С, W=48 ч

-1 

 

Содержание  MgO  (мас.%)    в 

составе  30  мас.%  Ni-Fe-

0,5La/γ–Al

2

O

3 

композита 

Концентрация продуктов реакции, об.% 

Н

2

 

СН

4

 

С

2

Н

4

 

СО 

Ацетальдегид 

Ароматические 

углеводороды 

0 

78 

2 

8 

6 

14 

0,7 

0,05 

12 

0,4 

5 

4 

24 

5 

0,1 

28 

6 

5 

12 

30 

3 

0,5 

30 

8 

4 

3 

34 

2 

0,7 

43 

12 

2 

18 

42 

2 

0,9 

15 

18 

4 

3 

30 

1 

2 

21 

10 

6 

3 

25 

- 

 

 

Влияние  концентрации  оксида  магния  на  активность  Ni-Fe-La/γ–Al

2

O

3 

композита  в 

образовании ацетальдегида проходит через максимум при  содержании  MgO = 0,7  мас.%, 

концентрация  ацетальдегида  в  продуктах  реакции  составляет  42  об.%.  Соотношение 

ацетальдегида  к  водороду  в  продуктах  реакции    указывает  на  то,  что  дегидрирование 

этанола  на  Ni-Fe-La/γ–Al

2

O

3

  композитах  допированными  0,1;  0,5;  0,7  и  2  мас.%  оксидом 

магния  проходит согласно стехиометрии реакции C

2

H

5

OH → CH

3

C(O)H + H

2

. 

Методом  термопрограммированного  восстановления  (ТПВ  -Н

2

)  изучено  влияние  

калия  и  магния  на  формирование  активных  центров  30  мас.%  Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

композита.  На  рисунке  3  представлены  спектры  ТПВ-Н

2 

композитов:  30  мас.%  Ni-Fe-

0,5%La/γ–Al

2

O

3

 (а); 30 мас.% Ni-Fe-0,5 мас.% La+0,1 мас.% Mg/γ–Al

2

O

3 

и 30 мас.% Ni-Fe-

0,5 мас.% La+0,1 мас.% К/γ–Al

2

O

3 

(б); 30 мас.% Ni-Fe-0,5 мас.% La+0,05-0,5  мас.% Mg/γ–

Al

2

O

3

 (в); 30 мас.% Ni-Fe-0,5 мас.% La+0,7 мас.% Mg/γ–Al

2

O

3 

(г). 

 

Как  видно  из  рисунка  3  (а)  в    спектре  ТПВ-  Н

2

  30  мас.%  Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

 

наблюдаются  5  пиков  с  максимумами  Т

1

мах

=111,  Т

2

мах

=297,  Т

3

мах

=378,  Т

4

мах

=536  и    Т

5

мах

= 

791 

о

С.  Допирование 30 мас.% Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

 композита оксидом магния приводит 

к смещению интенсивного пика с Т

4

мах

=536 

о

С в низкотемпературную область до Т

4

мах

=502 

о

С. При этом количество адсорбированного водорода снижается  от 563 до 455 мкмоль/гКт. 

Данное изменение может свидетельствовать о том,  что модифицирование 30 мас.% Ni-Fe-

0,5%La/γ–Al

2

O

3

  композита  оксидом  магния  приводит  к  образованию  фазы,  которая 

восстанавливается при более низкой температуре.  Добавление калия в состав 30 мас.% Ni-

Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

не изменяет количество пиков, но приводит к смещению температурных 

максимумов в высокотемпературную область.  

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

299

 

 

Интересные  результаты  получены  при  варьировании  содержания  магния  в  составе 

30  мас.%  Ni-Fe-0,5  мас.%  La+Mg/γ–Al

2

O

3

  (рисунка  3  в)  композита.  Варьирование  

концентрации  магния  в  композите  приводит  к  изменению  характера  ТПВ  профиля 

композитов.  Согласно  литературе  [4]  в  случае  нанесенных  оксидов  железа  можно 

наблюдать последовательное восстановление: Fe

2

O

3

→ Fe

3

O

4

→ FeO →Fe. Пик в интервале 

100  -  450

о

С  можно  отнести  к  переходу  Fe

2

O

3 

→  Fe

3

O

4

,  наличие  несколько  пиков  в  этом 

интервале может свидетельствовать о восстановлении Fe

2

O

3 

с разной дисперсностью. Пик 

в интревале 460 - 570 

о

С  соответствует образованию FeO (Fe

3

O

4

→ FeO), а в области 750-

800

о

С  может  быть  отнесен  к  образованию  металлического  железа  и/или  к  алюминату 

железа. 

Допирование  30  мас.%  Ni-Fe-0,5%La/γ–Al

2

O

3 

  0,05  %  магния    приводит  к 

уменьшению  интенсивности  пика    в  интервале  460  –  570

о

С.    Повышение  содержания 

магния  в  составе  композита  от  0,1  до  0,7  масс.%  увеличивает  интенсивность  пика 

относящегося к  восстановлению Fe

3

O

4

→ FeO.  

Увеличение интенсивности пика в интервале 460 -570 

о

С при добавлении 0,7 масс.% в 

состав 30 мас.% Ni-Fe-0,5 мас.% La+Mg/γ–Al

2

O

3 

композита может свидетельствовать  о том, 

что  в  составе  композита  повышается  содержание  Fe

3

O

4

.  Данное  изменение  положительно 

влияет  на  каталитическую  активность  магнитного  композита.  Для    30  мас.%  Ni-Fe-0,5 

мас.% La+0,7 мас.% Mg/γ–Al

2

O

3 

наблюдается наибольшая активность в конверсии этанола 

до ацетальдегида и водорода.  

0

200

400

600

800

1000

0,0

0,2

0,4

0,6

791

536

378

297

111

Поглощ

ение Н

2

Температура, С

0

 30 % NiFe - 0.5% La/Al

2

O

3

 

 

0

200

400

600

800

1000

0,00

0,06

0,12

0,18

0,24

0,30

786

572

502

385

284

108

784

562

387

291

107

Поглощ

ение Н

2

Температура, С

0

 30% NiFe - 0.5% La - 0.1% Mg/Al

2

O

3

 

  30% NiFe -0.5% La -  0.1% K/Al

2

O

3

 

 

а 

б 

0

200

400

600

800

1000

0,00

0,08

0,16

0,24

0,32

0,40

Поглощ

ение Н

2

Температура, С

0

 30% NiFe - 0.5% La -0.05% Mg/Al

2

O

3

 30% NiFe - 0.5% La - 0.1%  Mg/Al

2

O

3

 30% NiFe - 0.5% La - 0.5% Mg/Al

2

O

3

 

0

200

400

600

800

1000

0,0

0,2

0,4

0,6

Поглощ

ение Н

2

Температура ,С 

0

 30% NiFe - 0.5% La - 0.7% Mg/Al

2

O

3

 

 

в 

г 

 

Рисунок 3 - Спектры ТПВ -Н

2 

 композитов 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

300

 

 

4.

 

Заключение  

Таким  образом,  синтезированы  модифицированные  никель-железные  магнитные 

композиты. Наибольшее промотирующее действие на 30 мас.% Ni - Fe /γ–Al

2

O

3 

оказывают 

добавки  оксида  лантана.    На    30  мас.%  Ni  -  Fe  -  0,1  %  La/γ–Al

2

O

3 

композиционном 

материале  в  продуктах  реакции  образуется  69  об.%  водорода.  Допирование  легкими 

металлами  (K  и  Mg)  магнитного  композита  30  мас.%  Ni-Fe-,5%La/γ–Al

2

O

3

  приводит  к 

повышению  его  каталитической  активности  в  конверсии  этанола  до  ацетальдегида. 

Cогласно  результатам  ТПВ-Н

2 

модифицирование  30  мас.%  Ni-Fe-0,5  мас.%  La  /γ–Al

2

O

3 

 

оксидом  магния  приводит  к  увеличению  содержания  Fe

3

O

4 

в  составе  композита,  что 

способствует повышению активности 30 мас.% Ni-Fe-0,5 мас.%  La+0,7 мас.%  Mg/γ–Al

2

O

3 

 

композита в конверсии этанола до ацетальдегида. При Тр-300

о

С и  W=48 ч

-1 

на 30 мас.% Ni-

Fe-0,5 мас.% La+0,7 мас.% Mg/γ–Al

2

O

3  

образуется 42 об.% ацетальдегида. 

 

Список литературы 

 

1  Marina,  O.S.  [et.al].  Simulation  of  integrated  first  and  second  generation  bioethanol 

production from sugarcane: comparison between different biomass pretreatment methods / O.S. 

Marina,  Dias  Marcelo,  Pereira  da  Cunha  //J  IndMicrobiol  Biotechnol.  -  2011.  -  Vol.  -  38.  -  P. 

955 - 966.  

2 Dolgikh, L.Yu.

  [et.al]. Effect of crystalline modification of the support on the reduction 

and 

catalytic in the steam reforming of bioethanol  / Yu. Pyatnitski, I.Reshetnikov, S. I. Deinega 

// Theoretical and Experimental Chemistry. - 2011. - Vol. - 47. - P. 324-330. 

3  Deepa,  G.  [et.al].  Hydrodenitrogenation  of  model  N-compounds  over  NiO-MoO

3

 

supported on mesoporous materials/ G.Deepa, Sankaranarayanan T.M., Shanthi K., Viswanathan 

B. //  Catalysis Today - 2012. -Vol. 198, №1. - Р. 252-262. 

     4  

 Munteanu

 

G.

, 

 Ilieva

 

L.

, 

Andreeva

 D.  Kinetic parameters obtained from TPR data for α-

Fe

2

O

3

 and Auα-Fe2O3 systems // 

Thermochimica Acta

 – 1997. – Vol. 291, I.1–2.  - P. 171-177. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

301

 

 

УДК662.75:542.941 

 

Ермагамбет Б.Т.*, Бектурганов Н.С., Касенова Ж.М., Касенов Б.К.,  

Набиев М.А., Нургалиев Н.У, Казанкапова М.К. 

 

ТОО «Институт химии угля и технологии», г. Астана, Казахстан 

*Е-mail: coaltech@bk.ru 

 

Опытно – экспериментальный комплекс «Казахстан» как научно - 

технологическая платформа для промышленного внедрения в угольной отрасли 

 

В 

статье 

рассмотрены 

технологические 

процессы 

созданного 

опытно-

экспериментального минизавода по технологии  CTL на Сарыадырском угольном разрезе 

производительностью 5 тонн угля в сутки. 

 Ключевые слова: уголь, газификация, синтез – газ, жидкие продукты, минизавод. 

 

 

  Ермағамбет Б.Т.*, Бектурганов Н.С., Қасенова Ж.М., Касенов Б.К.,  

Набиев М.А., Нургалиев Н.У., Казанкапова М.К. 

 

 

ЖШС «Технологиялар мен көмір химиясы институты», Астана қ., Қазақстан 

*Е-mail: coaltech@bk.ru 

 

«Қазақстан» пилоттық-тәжірибелік кешені - көмір өнеркәсіп саласына 

  енгізудің ғылыми-технологиялық платформасы  

 

Мақалада  Сарыадыр  көмір  кенішінде  орналасқан  тәулігіне  5  тонна  көмір  өндіретін 

пилоттық-тәжірибелік шағын зауыттың технологиялық үрдісі қарастырылған. 

Түйін сөздер: көмір, газификация, синтез-газ, сұйық өнімдер, шағын зауыт. 

 

 

Ermagambet B.T. *, Bekturganov N.S., Kasenova Zh.M., Kasenov B.K. 

Nabiyev M.A., Nurgaliev N.U., Kazankapova M.K. 

 

LLP "Institute of Coal Chemistry and Technology", Astana, Kazakhstan 

* E-mail: coaltech@bk.ru

 

 

The pilot - experimental complex "Kazakhstan" as a scientific - technological platform for 

commercial introduction in the coal industry 

 

The article describes the processes created an experimental mini-plant at CTL technology 

in Saryadyr coal mine with productivity of 5 tons of coal per day. 

  Keywords: coal, gasification, synthesis - gas, liquid products, mini-plant. 

 

Введение 

 

В  настоящее  время  Казахстан  при  огромном  запасе  твердых  горючих  ископаемых 

добывает  более  120  млн.  тонн  угля  и  этот  показатель  из  года  в  год  сокращается.  Это 

связано  с  переходом  на  альтернативные  источники  энергии  и  развитием  «зеленой 

энергетики».  По  Парижской  конвенции,  который  предусматривает  переход  к  «зеленой» 

энергетике к 2050 году, Казахстан должен осуществлять генерацию 50% электроэнергии 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

302

 

 

из 

возобновляемых 

источников 

энергии, 

а 

также 

электрогенерирующим 

теплоэлектростанциям  установят  квоту  на  эмиссию  диоксида  углерода  с  2018  года.  При 

ратификации  Парижской  конвенции  Парламентом  страны  Казахстанские  ТЭЦы  должны 

активно работать над внедрением новых технологий по сжиганию углей, газа, котельных 

топлив, а также переходить на низкоуглеродные технологии с улавливанием и хранением 

диоксида углерода. 

По  данным  Министерства  энергетики,  в  настоящее  время  в  Казахстане  76% 

электрической  энергии  вырабатываются  на  угольных  электростанциях.  В  связи  с 

сокращением  экспорта  угля  на  соседние  государства  добыча  угля  сократилась  почти  на 

17%.    Прежде  чем  отправлять  уголь  за  пределы  нашего  государства  он  должен 

соответствовать  по  техническим  характеристикам  –  евростандарту.  Но,  к  сожалению, 

многие  казахстанские  угольные  месторождения  таким  требованиям  не  соответствуют, 

кроме  Шубаркольского  месторождения,  учитывая  также  тот  факт,  что  в  последние  годы 

уголь подешевел.  

Таким образом, в настоящее время  актуальным является разработка отечественных 

инновационных  технологий  глубокой  переработки  углей  для  получения  продуктов 

(широкого  ассортимента)  с  высокой  добавленной  стоимостью.  Анализ  цепочки 

добавленной  стоимости  по  отдельным  направлениям  переработки  угля  доказывает 

высокую рентабельность получения химических продуктов из угля, особенно углеродных 

материалов.  Так,  по  отдельным  видам  химической  продукции  стоимость  конечного 

продукта  превышает  стоимость  сырья  17  раз,  а  по  видам  углеродных  материалов 

стоимость продукта (сорбента превышает) в 450 раз.  

Казахстанские  компании,  не  имея  в  составе  научно-исследовательских  групп, 

воздерживаются  вкладывать  крупный  капитал  в  инновационные  разработки  в  области 

углехимии,  хотя  в  нашей  стране  имеются  научные  школы,  работающие  над  созданием 

эффективных  угольных  технологий.  Ученые  страны  с  80-х  годов  прошлого  века  под 

руководством академика Букетова Евнея Арыстановича начали заниматься над созданием 

технологий производства жидкого топлива из угля [1].  

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: