Редкоземельные металлы в химической промышленности

Традиционно крекинг нефти осуществлялся с помощью аморфных катализаторов на основе оксидов кремния и алюминия. В начале 1960-х годов было показано, что введение небольшого количества цеолита в матрицу Si02-Al203 значительно улучшает показатели процесса, и новый тип катализаторов (FCC) быстро вытеснил предшественников [18—21]. При добавлении редких земель цеолиты становятся более активными и термически более стабильными. В качестве исходного РЗМ-содержащего материала, применяемого для производства катализаторов, обычно используют сумму редких земель (легкой группы, в основном лантан и церий) в хлоридном

или нитратном растворе, содержание редких земель в катализаторах варьируется от 0,5 % до 5 % [1].

В настоящее время создана целая индустрия катализаторов для гидрирования и дегидрирования углеводородов, для оргсинтеза, переработки и очистки нефти и нефтепродуктов, полимеризации и т. д. Современные катализаторы для органической химии представляют собой, как правило, смесь окислов металлов в виде порошка, таблеток или в растворе. В настоящее время созданы сотни катализаторов и во многих из них присутствуют РЗЭ в виде основного вещества, в виде составной части, либо в виде промотирующей добавки. В огромном количестве на катализ органических реакций расходуется церий, лантан, празеодим, неодим. В последнее время оксид неодима востребован во всем мире в качестве катализатора для процессов полимеризации каучуков. Раньше в этом процессе использовалась двуокись титана, но оксид неодима по всем параметрам в этих процессах превосходит ТЮ2.

Большое количество редкоземельных элементов цериевой группы потребляется нефтехимией, где они участвуют в каталитическом крекинг-процессе, повышая выход легких фракций и улучшая их качество. В частности, Се02 хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и оксидом углерода. Так же хорошо и надежно работает оксид церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Другое соединение церия — его сульфат Ce(S04)2 считают перспективным катализатором для сернокислотного производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.

С 1970-х годов катализаторы на основе церия используются в автомобильной технике для снижения уровня выбросов углеводородов, оксида углерода и оксидов азота в выхлопных газах.

В химической промышленности используются редкоземельные элементы в качестве катализаторов процессов синтеза аммиака, алкилирования, изомеризации, метилирования, гидрирования, дегидрирования, обезвоживания, полимеризации, рафинирования углеводородов и окисления.

Сравнительно давним применением редкоземельных элементов можно считать использование их для производства лаков и красок. Оксиды и другие соединения редкоземельных элементов придают им различные оттенки:

Соединения редкоземельных элементов

Окраска

Цериевая группа (окислы)

Светло-коричневая

Соли празеодима

Зеленая

Соли неодима

Красноватая

Фосфат неодима

Телесная

Соединения редкоземельных элементов

Окраска

Титанат церия

Желтая

Молибдат церия

Светло-желтая

Вольфрамат церия

Зеленовато-голубая

Добавки некоторых солей редкоземельных элементов (например, нафтената церия) в малых количествах способствуют быстрому высыханию ряда лаков и сохранению прозрачности на длительный период.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >