Badania w zakresie przeprowadzania katalizatorów reformingu do roztworu przed oznaczeniami metali metodą absorpcjyjnej spektrometrii atomowej z atomizacją płomieniową

• Autorzy: Kowalewska Z.

Warianty tytułu

EN

Study on reforming catalysts dissolution before some metals determination

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Oznaczanie zawartości Fe, Mn, Zn, Ni, V, Pb, Co, Cr i Cu, silnie zatruwających katalizatory reformingu, za pomocą większości metod analitycznych, m.in. absorpcyjnej spektrometrii atomowej z atomizacją płomieniową, wymaga przeprowadzenia próbek katalizatorów do roztworu wodnego. Wysoka zawartość metali katalizujących i zanieczyszczeń, a przede wszystkim główny składnik katalizatorów - tlenek glinu - czynią to zadanie bardzo trudnym. Zaproponowano i porównano kilka metod przeprowadzania katalizatorów reformingu do roztworu. Badano katalizatory mono- i bimetaliczne (Pt, Pt-Re) o różnym stopniu przepracowania. Stosowano rozkład w otwartych naczyniach platynowych ogrzewanych konwencjonalnie: procedura I (roztwarzanie HF+ HCl04, H3BO3, HCl+H2O2) i procedura II (roztwarzanie HF+HClO4, H3BO3 połączone ze stapianiem pozostałości po odparowaniu z LiBO2) oraz rozkład w naczyniach teflonowych 6-stanowiskowego systemu zamkniętego ogrzewanego mikrofalowo: procedura III (roztwarzanie HCl+HNO3+HF, HCl) i procedura IV (roztwarzanie HCl). Wykonane prace wskazują, iż mimo lepszej produktywności (jednoczesny rozkład kilkudziesięciu odważek) i efektywności (m.in. w związku z usuwaniem Si) procedury I i II zawodzą wtedy, gdy istotne znaczenie ma izolacja próbek od atmosfery laboratorium przez stosowanie układu zamkniętego, tj. w przypadku analiz katalizatorów o niskim stopniu przepracowania, zawierających metale na poziomie mg/kg, a także w przypadku oznaczeń lotnych analitów (straty Cr przed analizą w postaci lotnych związków chromylu). Metodą najlepszą ze względu na dokładność, precyzję i efektywność jest metoda IV. Jej dodatkową zaletą w sytuacji analiz pojedynczych próbek jest szybkość (działanie mikrofal, rozkład pod ciśnieniem). Wybraną procedurę zastosowano do badania składu katalizatora w czasie - w zregenerowanym katalizatorze reformingu po trzech latach jego pracy zawartość Fe, Zn, Ni i Cr była zwiększona o około rząd wielkości, podczas gdy gromadzenie się Mn, Cu, Pb, V i Co zachodziło znacznie wolniej.

EN

Dissolution of fresh and spent, mono- and bimetallic (Pt, Pt + Re) reforming catalyts based on alumina was investigated. The samples were prepared for determination of Fe, Mn, Zn, Ni, V, Pb, Co, Cr and Cu, heavy poisons of the catalysts, by flame atomic absorption spectrometry. The applied procedures aimed at total dissolution of the samples. Two methods (I: HF+HClO4, H3BO3, HCl+H2O2 digestion, II: HF+HClO4, H3BO3 digestion combined with fusion with LiBO2) were performed in open platinum crucibles heated conventionaly and two other (III: HCl+HNO3+HF, HCl digestion, IV: HCl digestion) in 6-vessels closed microwave system. In spite of better productivity (simultaneous preparation of tenths of samples) and efficiency (among others because of SiF4 evaporation) I and II procedures fail when isolation from laboratory environment is important: in the case of non-polluted catalysts with metals at mg/kg level and in the case of volatile analytes (losses of Cr in the form of chromyl compounds). The method of choise is method IV because of better accuracy, precision and efficiency. The method is also fast when single samples are analysed. The analytical results obtained according the chosen procedure showed that the content of Fe, Zn, Ni and Cr in regenerated reforming catalyst after three years work was increased by about one order of magnitude while the concentration of Mn, Cu, Pb, V and Co occured much slower.

Słowa kluczowe

PL

metoda absorpcyjnej spektrometrii atomowej; atomizacja płomieniowa; katalizator reformingu

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2001
• Tom: R. 57, nr 9
• Strony: 511--521
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalewska Z.

• Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Rafineryjnego w Płocku

Bibliografia

• 1. Antos G. J., Aitani A. M., Parrera J. M. (Ed.): ,,Catalytic reforming. Science and technology", Dekker, New York 1995.
• 2. Little D. M.:,,Catalytic reforming", Pennwell Publ. Comp., Tulsa, Oklahoma 1985.
• 3. P. Leprince:,,Petroleum refininig. 3. Conversion processes", Editions TECHNIP, Paris 1998.
• 4. Dane Licencjodawców instalacji reformingu.
• 5. Kowalewska Z.: „Zastosowanie absorpcyjnej spektrometrii atomowej w przemyśle naftowym", praca doktorska, Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2000.
• 6. Yen T. F.:,,The role of trace metals in petroleum", Ann Arbor Science Publishers, Michigan 1975.
• 7. Fairman B., Hinds M. W., Nelms S. M., Penny D. M., Goodall O.:,,Industrial analysis: metals, chemicals and advanced materials", J. Anal. At. Spectrom., 15, s. 1606, 2000.
• 8. O. Platteau:,,Determination of metallic elements in catalysts by flame atomic absorption spectrometry", Analyst, 119, s. 339-348, 1994.
• 9. Grey P.:,,Determination of arsenic and lead in catalysts by atomic absorption spectrometry with electrothermal atomization", Analyst, 115, s.159-165, 1990.
• 10. Kowalewska Z., Bulska E., Hulanicki A.:,,Determination of arsenic in reforming catalysts absorption spectrometry", At. Spectrosc., 18, s.160-165, 1997.
• 11. Hulanicki A., Jędral W.:,,Biamperometric determination of platinum in the catalyst for reforming", Chem. Anal. (Warsaw), 19, s. 765-771,1974.
• 12. Forner H. A.:,, High-pressure acid dissolution of refractory alumina for trace elements deter- mination", Anal. Chem., 56, s. 856-859, 1984.
• 13. Broekaert J. A. C., Brandt R., Leis F., Pilger C., Pollmann D., Tschoepel P., Toelg G.:,,Analysis of aluminium oxide and silicon carbide ceramic materials by inductively coupled plasma mass spectrometry", J. Anal. At. Spectrom., 9, s. 1063-1070, 1994.
• 14. Larrea M. T., Gomez-Pinilla I., Farinas J. C.. ,,Microwave-assisted acid dissolution of sintered advanced ceramics for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry", J. Anal. At. Spectrom., 12, s. 1323-1332, 1997.
• 15. Tatar E., Varga I., Zaray G.:,,Microwave assisted dissolution of aluminium oxide samples", Microchim. Acta, 111, s. 45-54, 1993.
• 16. Brown J. A. Jr., Kunz F. W., Belitzz R. K.: ,,Characterization of automitive catalysts using inductively coupled plasma mass spectrometry: sample preparation", J. Anal. At. Spectrosc., 6, s. 393-395, 1991.
• 17. O. V. Borisov, D. M. Coleman, K. A. Oudsema, R. O. Carter III:,,Determination of platinum, palladium, rhodium anf titanium in automotive catalytic converters using inductively coupled plasma mass spectrometry with liquid nebulization", J. Anal. At. Spectrom., 12, s. 239-246, 1997.
• 18. Matusiewicz H.:,,High pressure microwave dissolution of ceramics prior to metal determinations by microwave induced plasma atomic emission spectrometry", Mikrochim. Acta, 111, s. 71-82, 1993.
• 19. Bock R.:,,A handbook of decomposition methods in analytical chemistry", International Texbook Company, Edinburgh 1979.
• 20. Kowalewska Z.:,,Determination of metals contents in sewage sludges and ashes of refinerypetrochemical origin using flame atomic absorption spectrometry", Chem. Anal. (Warsaw), 41, s. 809-820, 1996.
• 21. Kowalewska Z., Sikora Z.:,,Determination of metals in fluid catalytic cracking using atomic absorption spectrometry with flame atomization", Chem Anal. (Warsaw), 41, s. 821-827, 1996.