Формирование и свойства системы "наночастицы катализатора-углеводородная среда" для гидроконверсии высокомолекулярных компонентов нефтей

• Автор: Кадиева, Малкан Хусаиновна
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Наноразмерные катализаторы для нефтехимии.

1.2. Способы получения неорганических наночастиц.

1.3. Способы стабилизации наночастиц.

1.4. Общая характеристика эмульсий и микроэмульсий.

1.5. Микроэмульсионный синтез наночасгиц.

1.6. Синтез наночастиц в обращенных микроэмульсионных системах.

1.7. Каталитическая активность наночастиц, синтезированных в обращенных микроэмульсиях.

1.8. Методы удаления ПАВ при синтезе наночастиц

1.9. Основы гидроконверсии нефтяного сырья.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАИЯ
2.1. Характеристика использованных веществ.
2.2. Методика проведения экспериментов
2.2.1. Получение обращенных эмульсий и микроэмульсий
2.2.2. Получение дисперсий ультра и наноразмерных частиц.
2.2.3. Методика проведения исследований по гидроконверсии тяжелых нефтяных остатков на пилотной установке.
2.3. Обработка экспериментальных данных
2.4. Методы исследования
2.4.1. Методы оценки дисперсности коллоиднодисперсных систем
2.4.1.1. Динамическое рассеяние света
2.4.1.2. Микроскопия.
2.4.1.3. Малоугловос рентгеновское рассеяние.
2.4.2. Методы анализа состава исходных веществ и продуктов терморазложения обращенных эмульсий и микроэмульсий.
2.4.3. Методы анализа продуктов гидроконверсии
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Синтез дисперсий катализаторов в углеводородной среде путем термообработки обращенных микроэмульсий и эмульсий прекурсоров
3.1.1. Формирование обращенных микроэмульсий прекурсоров катализаторов и дисперсий па их основе.
3.1.2. Формирование обращенных эмульсий прекурсоров катализаторов и дисперсий на их основе.
3.2. Закономерности и механизм формирования ультрадисперсных и наноразмерных частиц из обращенных эмульсий и микроэмульсий
3.2.1. Влияние концентрации прекурсора в обращенных микроэмульсиях
и эмульсиях.
3.2.2. Влияние водной фазы обращенных эмульсий и микроэмульсий.
3.2.3. Влияние условий терморазложения обращенных эмульсий и микроэмульсий
3.2.4. Характеристика состава частиц дисперсной фазы продуктов тер
моразложения обращенных эмульсий и микроэмульсий.
3.2.5. Синтез дисперсий бинарных оксидов металлалюминий
3.2.6. Механизм формирования ультрадисперсных и ианоразмерных частиц в среде обращенных эмульсий и микроэмульсий.
3.3. Гидроконверсия тяжелого нефтяного сырья в прису тствии наноразмерных частиц катализатора, полученных i i в реакционной среде
3.3.1. Сульфидироваиие ПМА в среде обращенных эмульсий и микроэмульсий
3.3.2. Гидроконверсия тяжелого нефтяного сырья в присутствии наноразмерных частиц катализатора
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На начальном этапе синтеза наночастиц в результате физических и химических процессов достигается сильное однородное или неоднородное по объему пересыщение, приводящее к фазовому переходу с образованием зародышей новой фазы распределение зародышей по размерам узкое или широкое зависит от гомогенности материнской фазы. Далее возможны следующие процессы рост кристалла или коагуляция наночастиц. От этих процессов зависят свойства конечного продукта. Для ингибирования роста кристаллов и повышения устойчивости дисперсий наночастиц необходимо прибегать к стабилизации дисперсий еще на стадии нуклеации. Стабилизация наночастиц является очень тонким приемом, неминуемо приводящим к той или иной степени модификации поверхности наночастиц. Как результат, может происходить конкуренция увеличения стабильности дисперсий и ухудшения функциональных свойств намочастиц. Анализ литературы позволяет заключит,, что способ повышения устойчивости наноразмерных дисперсий должен определяться заданными свойствами продукта. Только сейчас появляются сведения об эффективных стабилизаторах и о том, как они работают. Оценка возможных вкладов энергий взаимодействия наночастиц четырех типов Ван дер Ваальсово притяжение, электростатическое отталкивание, стерическое отталкивание и энергия деплеции позволяет заключить, что основной вклад в дестабилизацию суспензий дает Ван дер Ваальсово притяжение. Наиболее вероятные механизмы эффективной стабилизации суспензий могут быть реализованы за счет стерического или электростатического отталкивания . Электростатическая стабилизация связана с образованием на поверхности частиц двойного электрического слоя ДЭС. При электростатической стабилизации проявляются силы отталкивания между частицами, экспоненциально убывающие с увеличением расстояния между ними. Если электрический потенциал, сопутствующий двойному электрическому слою, довольно высокий, электростатическое отталкивание предотвращает процессы коагуляции частиц. Следует отметить, что электростатическая стабилизация нанодисперсий считается менее эффективной по сравнению с другими способами. Этот тип стабилизации может иметь значение для дисперсий наночастиц в водной фазе. Стерическую стабилизацию обеспечивают поверхностноактивные полимеры, адсорбированные на поверхности наночастиц с цепями гидрофильными или гидрофобными в зависимости от полярности дисперсионной среды, распространенными в дисперсионную среду. При сближении наночастиц происходит перекрытие таких цепей и возникает стерическое отгалкивание, имеющее осмотическую природу при перекрытии цепей увеличивается концентрация в зоне перекрытия и дисперсионная среда перетекает в зону контакта между частицами. В качестве полимерных стабилизаторов дисперсий наночастиц в органических фазах используют модифицированные полиимины, поливинилпирролидон и силоксановые полимеры, блоксололимеры. Специально подобранные полимеры используются для стабилизации наночастиц золота и серебра в органических средах , . По тому же механизму осуществляется стабилизация нанодисперсий оксидов металлов, сульфидов и др. Для стабилизации нанодисперсий, когда дисперсионной средой является вода, используют блоксополимеры, содержащие гидрофильные полиэтиленгликолевые цепи типа . Ч.
1 п
сн
СН
СН
СН
н
Рис. Стерическое отталкивание определяется концентрацией полимера на поверхности наночастиц и характерно, когда полимерные цепи полиэтиленгликоля ПЭГ образуют так называемые щетки. По мере увеличения поверхностной концентрации полимера изменяется конформация полиэтиленгликолевых цепей. Оптимальное проявление стерического отталкивания соответствует конформации щеток, рис. Рис. Активно исследуется стабилизирующая способность гелеобразующих биополимеров. В то же время авторы обзора высказали мнение о том, что хорошо известные коллоидные защитные агенты клеи, полисахариды и крахмал не нашли практического применения для стабилизации наночастиц, или их использование нежелательно. В то же время вопрос об использовании защитных коллоидов должен решаться в зависимости ог практического назначения нанодисперсии. Например.