Laboratórium heterogénnej katalýzy

Laboratórium heterogénnej katalýzy
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU

Katedra/ústav:     Ústav organickej chémie, katalýzy a petrochémie
Kontaktná osoba: Doc. Ing. Pavol Hudec, PhD.
Kontakt:              02-5932 5499
e-mail:                 pavol.hudec@stuba.sk
web stránka:        http://www.chtf.stuba.sk/koch/people.php
 
Charakteristika:

Laboratórium heterogénnej katalýzy má tri základné zamerania:

1. Príprava kyslých a difunkčných heterogénnych katalyzátorov predovšetkým na báze syntetických zeolitov a mezopórových materiálov (včítane syntézy mezopórových molekulových sít), a to aj vo forme extrudátov za použitia aluminy ako spojiva. Táto oblasť zahrňuje okrem syntézy predovšetkým modifikáciu zeolitov chemickými postupmi – iónová výmena, dealuminácia, desilikácia, v kombinácii s tepelnými úpravami, ako je tzv. deep-bed hydrotermálna dealuminácia pri teplotách až do 800 °C.
2. Charakterizácia pripravených heterogénnych katalyzátorov – v tejto oblasti má laboratórium vybudované štandardné metodiky: a)stanovenie celkovej kyslosti katalyzátorov metódou TPDA (teplotne-programovaná desorpcia amoniaku), b)stanovenie Broenstedových a Lewisových kyslých centier metódou FTIR-spektier adsorbovaného pyridínu, c) meranie skeletálnych vibrácií FTIR-spektier metódou KBR-techniky, d) vo vysokoteplotnej vákuovej cele sa dajú sledovať niektoré FTIR-charakteristiky heterogénnych katalytických procesov in-situ na povrchu katalyzátora e) charakterizácia textúrnych vlastností katalyzátorov fyzikálnou adsorpciou dusíka pri teplote kvapalného dusíka s hodnotením merného povrchu izotermou BET, objemu mikropórov a merného povrchu mezopórov metódou t-priamky, a stanovenie distribúcie mezopórov. Ďalšie charakteristiky, ako RTG-spektrálne analýzy, SEM a TEM charakterizácie, MAS-NMR spektrá sú zabezpečené spoluprácou s inými fakultnými pracoviskami, prípadne z pracoviskami iných fakúlt a SAV.
3. Katalytické testovanie heterogénnych katalyzátorov – laboratórium ja vybavené škálou laboratórnych reaktorov od prietokového mikroreaktora  (300 mg katalyzátora) napojeného priamo na plynový chromatograf, cez prietočné atmosferické reaktory s objemom cca 5 ml katalyzátora až po tlakové prietokové reaktory s objemom katalyzátora 10 až 50 ml katalyzátora, schopné pri tlaku vodíka až 3-4 MPa simulovať niektoré významné priemyselné rafinérske a petrochemické procesy, a to za použitia laboratórne pripravených, alebo aj priemyselných katalyzátorov. Okrem toho je k dispozícii aj laboratórny mikroaktivitný test (MAT), zostrojený podľa normy ASTM D-3907-92, ktorý slúži na testovanie katalyzátorov a surovín pre fluidné katalytické krakovanie. Taktiež sa niektoré katalytické procesy testujú v miešaných tlakových vsádzkových reaktoroch – autoklávoch s objemom reakčnej zmesi do 100 ml.

Projekty:

Grant VEGA 1/0228/12 : Pyrolýzne a katalytické premeny biomasy a organických odpadov na palivá druhej generácie.

Predmetom výskumu je priama konverzia rastlinných olejov, produktov tepelného

spracovania polymérov a biomasy na palivá v procese FCC s aditiváciou štandardného FCC-katalyzátora zeolitom ZSM-5, ktorý zabezpečí lepšiu konverziu zlúčenín biomasy na uhľovodíky.

Výskum je tiež orientovaný na alkyláciu aromátov 1-alkémni C10-C18 na alkylaromáty na heterogénnych kyslých katalyzátoroch hlavne na báze zeolitov s cieľom náhrady nevýhodných homogénnych FC-katalyzátorov. Časť výskumu sa venuje priamej konverzii metánu na vyššie uhľovodíky, hlavne benzén, na heterogénnych katalyzátoroch na báze modifikovaných zeolitov ZSM-5

 

Publikácie:

1. Lovás, Peter - Hudec, Pavol - Oleríny, Vladimír: Catalytic cracking of conventional FCC feed with addition of rape oil.
   In: Proceedings of the 11th Pannonian International Symposium on Catalysis : September 3-7, 2012, Obergurgl, Austria. - Vienna : Vienna University of Technology, 2012. - ISBN 97-8-3-900554-71-2. - S. 145-146

1. Horňáček M., Hudec P., Smiešková A. Jakubík T.:Alkylation of Benzene with 1-alkenes over BETA-Zeolite in Liquid Phase, Reaction Kinet. Mech. Catal. 99 (2), 431-437 (2010)
2. Smiešková A., Hudec P., Kumar N., Salmi T., Murzin D.Yu., Jorík V.: Aromatization of Methane on Mo-modified Teolites: Influence of the Surface and Structural Properties of the Carriers, Applied Catalysis A: General 377, 83-91 (2010)                                                                                

4. Horňáčková M., Grolmusová Z., Horňáček M., Rakovský J., Hudec, P., Veis P.: Calibration analysis of zeolites by laser induced breakdown spectroscopy, Spectrochimica acta. Pt B. Atomic spectroscopy.  74-75, 119-123 (2012)              
5. Smiešková A., Rojasová E., Hudec P., Šabo Ľ.: Aromatization of Light Alkanes over ZSM-5 Catalysts. Influence of the Particle Properties of the Zeolite, Applied Catalysis A.: General 268, 235-240 (2004)
6. P.Hudec, A.Nociar, A.Smiešková, T.Jakubík: Liquid-phase alkylation of benzene by long-chain linear a-olefins over Y and mordenite type zeolite catalysts. Influence of Si/Al ratio, Studies in Surface Science and Catalysis, vol. 158 (2005) 1795-1802

 

Fotografie:

Obr. 1: Vákuová vysokoteplotná cela na FTIR in-situ štúdium povrchových katalytických javov