एसिटाइल अवशेषों का माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोसोल में स्थानांतरण।सक्रिय एंजाइम: 1 - साइट्रेट सिंथेज़; 2 - ट्रांसलोकेस; 3 - साइट्रेट लाइसेस; 4 - मैलेट डिहाइड्रोजनेज; 5 - मलिक-एंजाइम।
चावल। 8-36. एसिटाइल-सीओए के कार्बोक्सिलेशन की प्रतिक्रिया में बायोटिन की भूमिका।
चावल। 8-37.मल्टीएंजाइम कॉम्प्लेक्स की संरचना फैटी एसिड का संश्लेषण है।कॉम्प्लेक्स दो समान पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का एक डिमर है, जिनमें से प्रत्येक में 7 सक्रिय साइट और एक एसाइल-वाहक प्रोटीन (एसीपी) है। प्रोटोमर्स के एसएच समूह विभिन्न मूलकों से संबंधित हैं। एक एसएच समूह सिस्टीन से संबंधित है, दूसरा फॉस्फोपेंटेथिक एसिड अवशेष से संबंधित है। एक मोनोमर का सिस्टीन एसएच समूह दूसरे प्रोटोमर के 4-फॉस्फोपेंटेथेनेट एसएच समूह के बगल में स्थित होता है। इस प्रकार, एंजाइम के प्रोटोमर्स को सिर से पूंछ तक व्यवस्थित किया जाता है। यद्यपि प्रत्येक मोनोमर में सभी उत्प्रेरक स्थल होते हैं, 2 प्रोटोमर्स का एक परिसर कार्यात्मक रूप से सक्रिय होता है। इसलिए, 2 फैटी एसिड वास्तव में एक साथ संश्लेषित होते हैं। सादगी के लिए, योजनाएं आमतौर पर एक एसिड अणु के संश्लेषण में प्रतिक्रियाओं के अनुक्रम को दर्शाती हैं।
पामिटिक एसिड का संश्लेषण।फैटी एसिड सिंथेज़: पहले प्रोटोमर में, एसएच-समूह सिस्टीन से संबंधित होता है, दूसरे में, फॉस्फोपेन्टेथिन से। पहले चक्र के अंत के बाद, ब्यूटिरिल रेडिकल को पहले प्रोटोमर के एसएच समूह में स्थानांतरित कर दिया जाता है। फिर प्रतिक्रियाओं का वही क्रम दोहराया जाता है जैसे पहले चक्र में। पामिटॉयल-ई फैटी एसिड सिंथेज़ से जुड़ा एक पामिटिक एसिड अवशेष है। संश्लेषित फैटी एसिड में, केवल 2 डिस्टल कार्बन, चिह्नित *, एसिटाइल-सीओए से आते हैं, बाकी मैलोनील-सीओए से।
चावल। 8-42.ईआर में पामिटिक एसिड का बढ़ाव।पामिटिक एसिड रेडिकल 2 कार्बन परमाणुओं द्वारा बढ़ाया जाता है, जिसका दाता मैलोनील-सीओए है।
2. फैटी एसिड संश्लेषण का विनियमन
फैटी एसिड संश्लेषण के लिए नियामक एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज है। इस एंजाइम को कई तरह से नियंत्रित किया जाता है।
एंजाइम सबयूनिट परिसरों का संघ / पृथक्करण।अपने निष्क्रिय रूप में, एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज एक अलग परिसर है, जिनमें से प्रत्येक में 4 सबयूनिट होते हैं। एंजाइम उत्प्रेरक - साइट्रेट; यह परिसरों के जुड़ाव को उत्तेजित करता है, जिसके परिणामस्वरूप एंजाइम की गतिविधि बढ़ जाती है। अवरोधक - पामिटॉयल-सीओए; यह जटिल के पृथक्करण और एंजाइम गतिविधि में कमी का कारण बनता है।
एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज का फॉस्फोराइलेशन / डीफॉस्फोराइलेशन।पश्चात की अवस्था में या शारीरिक कार्य के दौरान, एडिनाइलेट साइक्लेज सिस्टम के माध्यम से ग्लूकागन या एड्रेनालाईन प्रोटीन किनेज ए को सक्रिय करता है और एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज सबयूनिट्स के फॉस्फोराइलेशन को उत्तेजित करता है। फॉस्फोराइलेटेड एंजाइम निष्क्रिय होता है और फैटी एसिड संश्लेषण बंद हो जाता है। अवशोषण अवधि के दौरान, इंसुलिन फॉस्फेट को सक्रिय करता है, और एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज डीफॉस्फोराइलेटेड हो जाता है (चित्र 8-41)। फिर, साइट्रेट की कार्रवाई के तहत, एंजाइम प्रोटोमर्स का पोलीमराइजेशन होता है, और यह सक्रिय हो जाता है। एंजाइम को सक्रिय करने के अलावा, फैटी एसिड के संश्लेषण में साइट्रेट का एक और कार्य है। अवशोषण अवधि के दौरान, साइट्रेट यकृत कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में जमा हो जाता है, जिसमें एसिटाइल अवशेषों को साइटोसोल में ले जाया जाता है।
एंजाइम संश्लेषण की प्रेरण।कार्बोहाइड्रेट से भरपूर और वसा में खराब भोजन के लंबे समय तक सेवन से इंसुलिन स्राव में वृद्धि होती है, जो एंजाइमों के संश्लेषण को उत्तेजित करता है: एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज, फैटी एसिड सिंथेज़, साइट्रेट लाइसेज़, आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज। इसलिए, कार्बोहाइड्रेट के अत्यधिक सेवन से ग्लूकोज अपचय उत्पादों के वसा में रूपांतरण में तेजी आती है। भुखमरी या वसा से भरपूर भोजन से एंजाइमों के संश्लेषण में कमी आती है और, तदनुसार, वसा।
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शरीर में वसा का संश्लेषण मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट से होता है जो अधिक मात्रा में आते हैं और ग्लाइकोजन संश्लेषण के लिए उपयोग नहीं किए जाते हैं। इसके अलावा, कुछ अमीनो एसिड लिपिड के संश्लेषण में भी शामिल होते हैं। ग्लाइकोजन की तुलना में, वसा ऊर्जा भंडारण के अधिक कॉम्पैक्ट रूप का प्रतिनिधित्व करते हैं क्योंकि वे कम ऑक्सीकृत और हाइड्रेटेड होते हैं। इसी समय, वसा कोशिकाओं में तटस्थ लिपिड के रूप में आरक्षित ऊर्जा की मात्रा ग्लाइकोजन के विपरीत, किसी भी तरह से सीमित नहीं है। लिपोजेनेसिस में केंद्रीय प्रक्रिया फैटी एसिड का संश्लेषण है, क्योंकि वे लगभग सभी लिपिड समूहों का हिस्सा हैं। इसके अलावा, यह याद रखना चाहिए कि वसा में ऊर्जा का मुख्य स्रोत जिसे एटीपी अणुओं की रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है, फैटी एसिड के ऑक्सीडेटिव परिवर्तनों की प्रक्रियाएं हैं।
फैटी एसिड का जैवसंश्लेषण
फैटी एसिड संश्लेषण के लिए संरचनात्मक अग्रदूत एसिटाइल-सीओए है। यह यौगिक माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में मुख्य रूप से पाइरूवेट से इसकी ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, साथ ही फैटी एसिड के पी-ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में बनता है। नतीजतन, हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाएं एसिटाइल-सीओए के रूप में दो-कार्बन टुकड़ों के अनुक्रमिक जोड़ के दौरान इकट्ठी होती हैं, यानी फैटी एसिड बायोसिंथेसिस उसी तरह से होता है, लेकिन पी-ऑक्सीकरण की तुलना में विपरीत दिशा में होता है।
हालांकि, कई विशेषताएं हैं जो इन दो प्रक्रियाओं को अलग करती हैं, जिसके कारण वे थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल, अपरिवर्तनीय और अलग-अलग विनियमित हो जाते हैं।
यह फैटी एसिड उपचय की मुख्य विशिष्ट विशेषताओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए।
- यूकेरियोटिक कोशिकाओं में सी 16 (पामिटिक एसिड) तक की हाइड्रोकार्बन श्रृंखला की लंबाई के साथ संतृप्त एसिड का संश्लेषण कोशिका के साइटोसोल में किया जाता है। आगे की श्रृंखला विस्तार माइटोकॉन्ड्रिया में और आंशिक रूप से ईआर में होता है, जहां संतृप्त एसिड असंतृप्त में परिवर्तित हो जाते हैं।
- थर्मोडायनामिक रूप से महत्वपूर्ण एसिटाइल-सीओए का कार्बोक्सिलेशन और मैलोनील-सीओए (सीओओएच-सीएच 2-सीओओएच) में इसका परिवर्तन है, जिसके गठन के लिए एटीपी अणु के एक मैक्रोर्जिक बंधन की आवश्यकता होती है। पामिटिक एसिड के संश्लेषण के लिए आवश्यक एसिटाइल-सीओए के आठ अणुओं में से केवल एक एसिटाइल-सीओए के रूप में प्रतिक्रिया में शामिल होता है, शेष सात मैलोनील-सीओए के रूप में।
- एनएडीपीएच कीटो समूह को हाइड्रॉक्सी समूह में कमी के लिए समकक्षों को कम करने के दाता के रूप में कार्य करता है, जबकि एनएडीएच या एफएडीएच 2 पी-ऑक्सीकरण के दौरान रिवर्स प्रतिक्रिया के दौरान कम हो जाता है। एसाइल-सीओए डिहाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं में।
- फैटी एसिड उपचय को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइमों को एक एकल बहु-एंजाइम परिसर में संयोजित किया जाता है, जिसे "उच्च फैटी एसिड सिंथेटेज़" कहा जाता है।
- फैटी एसिड संश्लेषण के सभी चरणों में, सक्रिय एसाइल अवशेष एक एसाइल-वाहक प्रोटीन से जुड़े होते हैं, न कि कोएंजाइम ए के साथ, जैसा कि फैटी एसिड के पी-ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में होता है।
साइटोप्लाज्म में इंट्रामाइटोकॉन्ड्रियल एसिटाइल-सीओए का परिवहन। एसिटाइल-सीओए मुख्य रूप से इंट्रा-माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में कोशिका में बनता है। माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली को एसिटाइल-सीओए के लिए अभेद्य माना जाता है।
दो परिवहन प्रणालियाँ ज्ञात हैं जो एसिटाइल-सीओए को माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित करना सुनिश्चित करती हैं: पहले वर्णित एसाइल-कार्निटाइन तंत्र और साइट्रेट परिवहन प्रणाली (चित्र। 23.14)।
चावल। 23.14.
माइटोकॉन्ड्रियल एसिटाइल-सीओए के भीतर नाइट्रेट तंत्र द्वारा साइटोप्लाज्म में परिवहन की प्रक्रिया में, यह पहले ऑक्सालोसेटेट के साथ बातचीत करता है, जो साइट्रेट में परिवर्तित हो जाता है (एंजाइम साइट्रेट सिंथेज़ द्वारा उत्प्रेरित ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र की पहली प्रतिक्रिया; अध्याय 19) . परिणामी साइट्रेट को एक विशिष्ट ट्रांसलोकेस द्वारा साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित किया जाता है, जहां इसे एंजाइम साइट्रेट लाइसेज द्वारा ऑक्सालोसेटेट और एसिटाइल-सीओए में कोएंजाइम ए की भागीदारी के साथ क्लीव किया जाता है। एटीपी हाइड्रोलिसिस के साथ मिलकर इस प्रतिक्रिया का तंत्र नीचे दिया गया है:
इस तथ्य के कारण कि माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली ऑक्सालोसेटेट के लिए अभेद्य है, पहले से ही साइटोप्लाज्म में इसे एनएडीएच द्वारा कम कर दिया जाता है, जो एक विशिष्ट ट्रांसलोकस की भागीदारी के साथ, माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में वापस आ सकता है, जहां इसे ऑक्सालेट एसीटेट में ऑक्सीकृत किया जाता है। इस प्रकार, मेथोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एसिटाइल परिवहन का तथाकथित शटल तंत्र पूरा हो गया है। साइटोप्लाज्मिक मैलेट का एक हिस्सा ऑक्सीडेटिव dscarboxylation से गुजरता है और एक विशेष "मलिक" एंजाइम की मदद से पाइरूवेट में परिवर्तित हो जाता है, जिसका कोएंजाइम NADP + है। फैटी एसिड के संश्लेषण में एसिटाइल-सीओए और सीओ 2 के साथ कम एनएडीपीएच का उपयोग किया जाता है।
ध्यान दें कि साइट्रेट को साइटोप्लाज्म में तभी पहुँचाया जाता है जब माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में इसकी सांद्रता पर्याप्त रूप से अधिक होती है, उदाहरण के लिए, कार्बोहाइड्रेट की अधिकता की उपस्थिति में, जब एसिटाइल-सीओए द्वारा ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र प्रदान किया जाता है।
इस प्रकार, साइट्रेट तंत्र माइटोकॉन्ड्रिया से एसिटाइल-सीओए के परिवहन और एनएडीपीएच की आवश्यकता का लगभग 50% दोनों प्रदान करता है, जिसका उपयोग फैटी एसिड संश्लेषण की कमी प्रतिक्रियाओं में किया जाता है। इसके अलावा, एनएडीपीएच की आवश्यकता ग्लूकोज ऑक्सीकरण के पेंटोस फॉस्फेट मार्ग से भी पूरी होती है।
एसिटाइल-सीओए से पामिटिक एसिड (C16) का संश्लेषण।
1) यकृत कोशिकाओं और वसा ऊतक के कोशिका द्रव्य में होता है।
2) महत्व: वसा और फॉस्फोलिपिड के संश्लेषण के लिए।
3) खाने के बाद रिसाव (अवशोषण अवधि के दौरान)।
4) यह ग्लूकोज (ग्लाइकोलिसिस → ओडीपीवीपी → एसिटाइल-सीओए) से प्राप्त एसिटाइल-सीओए से बनता है।
5) इस प्रक्रिया में, 4 प्रतिक्रियाएं क्रमिक रूप से दोहराई जाती हैं:
संघनन → कमी → निर्जलीकरण → कमी।
प्रत्येक एलसीडी चक्र के अंत में 2 कार्बन परमाणुओं द्वारा लंबा.
डोनर 2सी मैलोनील-सीओए है।
6) एनएडीपीएच + एच + दो कमी प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है (50% पीएफपी से आता है, 50% मलिक एंजाइम से)।
7) केवल पहली प्रतिक्रिया सीधे साइटोप्लाज्म (नियामक) में होती है।
शेष 4 चक्रीय - एक विशेष पामिटेट सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स पर (केवल पामिटिक एसिड का संश्लेषण)
8) साइटोप्लाज्म में नियामक एंजाइम कार्य करता है - एसिटाइल-सीओए-कार्बोक्सिलेज (एटीपी, विटामिन एच, बायोटिन, चतुर्थ श्रेणी)।
पामिटेट सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स की संरचना
पामिटेट सिंथेज़ एक एंजाइम है जिसमें 2 सबयूनिट होते हैं।
प्रत्येक में एक पीपीसी होता है, जिसमें 7 सक्रिय केंद्र होते हैं।
प्रत्येक सक्रिय साइट अपनी प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करती है।
प्रत्येक पीपीसी में एक एसाइल ले जाने वाला प्रोटीन (एसीपी) होता है जिस पर संश्लेषण होता है (जिसमें फॉस्फोपेंटेटोनेट होता है)।
प्रत्येक सबयूनिट में एक HS समूह होता है। एक में, HS समूह सिस्टीन से संबंधित है, दूसरे में, फॉस्फोपैंटोथेनिक एसिड से।
तंत्र
1) एसिटाइल-सीओए, कार्बोहाइड्रेट से प्राप्त, साइटोप्लाज्म में प्रवेश नहीं कर सकता है, जहां फैटी एसिड संश्लेषित होते हैं। यह सीटीसी की पहली प्रतिक्रिया से बाहर निकलता है - साइट्रेट का गठन।
2) साइटोप्लाज्म में, साइट्रेट एसिटाइल-कोआ और ऑक्सालोसेटेट में विघटित हो जाता है।
3) ऑक्सालोसेटेट → मैलेट (विपरीत दिशा में सीटीसी प्रतिक्रिया)।
4) मैलेट → पाइरूवेट, जिसका उपयोग ओएचडीपी में किया जाता है।
5) एसिटाइल-सीओए → एफए संश्लेषण।
6) एसिटाइल-सीओए को एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज द्वारा मैलोनील-सीओए में परिवर्तित किया जाता है।
एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज का सक्रियण:
ए) इंसुलिन की क्रिया के तहत सब यूनिटों के संश्लेषण को बढ़ाकर - तीन टेट्रामर अलग-अलग संश्लेषित होते हैं
बी) साइट्रेट की कार्रवाई के तहत, तीन टेट्रामर्स संयुक्त होते हैं, और एंजाइम सक्रिय होता है
ग) उपवास के दौरान, ग्लूकागन एंजाइम को रोकता है (फॉस्फोराइलेशन द्वारा), वसा संश्लेषण नहीं होता है
7) साइटोप्लाज्म से एक एसिटाइल सीओए पामिटेट सिंथेज़ के एचएस समूह (सिस्टीन से) में चला जाता है; दूसरे सबयूनिट के प्रति एचएस समूह में एक मैलोनील-सीओए। इसके अलावा पामिटेट सिंथेज़ होता है:
8) उनका संघनन (एसिटाइल सीओए और मैलोनील-सीओए)
9) रिकवरी (दाता - एनएडीपीएच + एच + पीएफपी से)
10) निर्जलीकरण
11) रिकवरी (दाता - एनएडीपीएच + एच + मलिक-एंजाइम से)।
नतीजतन, एसाइल रेडिकल 2 कार्बन परमाणुओं से बढ़ जाता है।
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वसा जुटाना
उपवास या लंबे समय तक शारीरिक परिश्रम के दौरान, ग्लूकागन या एड्रेनालाईन निकलता है। वे वसा ऊतक में TAG लाइपेज को सक्रिय करते हैं, जो एडिपोसाइट्स में स्थित होता है और कहा जाता है ऊतक लाइपेस(हार्मोन संवेदनशील)। यह वसा ऊतकों में वसा को ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में तोड़ देता है। ग्लूकोनोजेनेसिस के लिए ग्लिसरॉल यकृत में जाता है। एफए रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं, एल्ब्यूमिन से बंधते हैं और अंगों और ऊतकों में प्रवेश करते हैं, ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किए जाते हैं (सभी अंगों द्वारा, दिमाग के अलावा, जो उपवास या लंबे समय तक व्यायाम के दौरान ग्लूकोज और कीटोन बॉडी का उपयोग करता है)।
हृदय की मांसपेशियों के लिए, फैटी एसिड ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं।
β-ऑक्सीकरण
β-ऑक्सीकरण- ऊर्जा निकालने के लिए एलसी को विभाजित करने की प्रक्रिया।
1) एसिटाइल-सीओए के लिए एफए अपचय का विशिष्ट मार्ग।
2) माइटोकॉन्ड्रिया में होता है।
3) 4 दोहराव वाली प्रतिक्रियाएं शामिल हैं (यानी सशर्त रूप से चक्रीय):
ऑक्सीकरण → जलयोजन → ऑक्सीकरण → विभाजन।
4) प्रत्येक चक्र के अंत में, एसिटाइल-सीओए (टीसीए चक्र में प्रवेश) के रूप में एफए को 2 कार्बन परमाणुओं द्वारा छोटा किया जाता है।
5) 1 और 3 प्रतिक्रियाएं - सीपीई से जुड़ी ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं।
6) विट भाग लें। बी 2 - कोएंजाइम एफएडी, विट। पीपी, एनएडी, पैंटोथेनिक एसिड, एचएस-कोए।
एफए का तंत्र कोशिका द्रव्य से माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित होता है।
1. माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करने से पहले एफए सक्रिय होना चाहिए।
केवल सक्रिय FA = acyl-CoA को लिपिड डबल झिल्ली के पार ले जाया जा सकता है।
वाहक एल-कार्निटाइन है।
β-ऑक्सीकरण का नियामक एंजाइम कार्निटाइन एसाइलट्रांसफेरेज़-I (KAT-I) है।
2. CAT-I फैटी एसिड को इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में पहुंचाता है।
3. सीएटी-आई की कार्रवाई के तहत, एसाइल-सीओए को वाहक एल-कार्निटाइन में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
एसिलकार्निटाइन बनता है।
4. आंतरिक झिल्ली में बने एक ट्रांसलोकेस की मदद से, एसाइक्लेरिटाइन माइटोकॉन्ड्रिया में चला जाता है।
5. मैट्रिक्स में, सीएटी-द्वितीय की क्रिया के तहत, एफए कार्निटाइन से अलग हो जाता है और β-ऑक्सीकरण में प्रवेश करता है।
कार्निटाइन इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में वापस लौटता है।
β-ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं
1. ऑक्सीकरण: FA का ऑक्सीकरण FAD (एंजाइम acyl-CoA-DG) → एनॉयल की भागीदारी से होता है।
FAD CPE में प्रवेश करता है (p/o=2)
2. जलयोजन: एनॉयल → β-हाइड्रॉक्सीएसिल-सीओए (एनॉयल हाइड्रेटेज एंजाइम)
3. ऑक्सीकरण: β-hydroxyacyl-CoA → β-ketoacyl-CoA (NAD की भागीदारी के साथ, जो CPE में प्रवेश करता है और p/o=3 होता है)।
4. दरार: β-ketoacyl-CoA → एसिटाइल-सीओए (HS-KoA की भागीदारी के साथ थिओलेज़ एंजाइम)।
एसिटाइल-सीओए → टीसीए → 12 एटीपी।
Acyl-CoA (C-2) → अगला β-ऑक्सीकरण चक्र।
-ऑक्सीकरण के दौरान ऊर्जा की गणना
मेरिस्टिक एसिड (14C) के उदाहरण पर।
हम गणना करते हैं कि एसिटाइल-सीओए फैटी एसिड को कितना विघटित करता है
½ n \u003d 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP।
गिनें कि वे कितने चक्र क्षय में लेते हैं
(1/2 n)-1=6 5(1 प्रतिक्रिया के लिए 2 एटीपी और 3 प्रतिक्रिया के लिए 3 एटीपी) = 30 एटीपी
साइटोप्लाज्म में फैटी एसिड की सक्रियता पर खर्च किए गए 1 एटीपी को घटाएं।
कुल - 113 एटीपी।
कीटोन निकायों का संश्लेषण
लगभग सभी एसिटाइल-सीओए टीसीए में प्रवेश करते हैं। कीटोन निकायों = एसीटोन निकायों के संश्लेषण के लिए एक छोटे से हिस्से का उपयोग किया जाता है।
कीटोन निकाय- एसीटोएसेटेट, β-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट, एसीटोन (विकृति में)।
सामान्य सांद्रता 0.03-0.05 mmol / l है।
संश्लेषित होते हैं केवल जिगर मेंβ-ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त एसिटाइल-सीओए से।
यकृत को छोड़कर सभी अंगों द्वारा ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है (कोई एंजाइम नहीं है)।
लंबे समय तक उपवास या मधुमेह मेलिटस के साथ, केटोन निकायों की एकाग्रता दस गुना बढ़ सकती है, क्योंकि। इन परिस्थितियों में, एलसी ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं। इन शर्तों के तहत, तीव्र β-ऑक्सीकरण होता है, और सभी एसिटाइल-सीओए के पास टीसीए में उपयोग करने का समय नहीं होता है, क्योंकि:
ऑक्सालोसेटेट की कमी (इसका उपयोग ग्लूकोनेोजेनेसिस में किया जाता है)
· β-ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, बहुत अधिक NADH + H + बनता है (3 प्रतिक्रियाओं में), जो आइसोसाइट्रेट-डीएच को रोकता है।
इसलिए, एसिटाइल-सीओए कीटोन निकायों के संश्लेषण के लिए जाता है।
इसलिये कीटोन बॉडी एसिड होते हैं, वे एसिड-बेस बैलेंस में बदलाव का कारण बनते हैं। एसिडोसिस होता है (के कारण कीटोनीमिया).
उनके पास उपयोग करने का समय नहीं है और मूत्र में रोग संबंधी घटक के रूप में दिखाई देते हैं → केटोरिया. मुंह से एसीटोन की गंध भी आती है। इस राज्य को कहा जाता है कीटोसिस.
कोलेस्ट्रॉल एक्सचेंज
कोलेस्ट्रॉल(Xc) साइक्लोपेंटेनपेरहाइड्रोफेनेंथ्रीन रिंग पर आधारित एक मोनोहाइड्रिक अल्कोहल है।
27 कार्बन परमाणु।
कोलेस्ट्रॉल की सामान्य सांद्रता 3.6-6.4 mmol / l है, 5 से अधिक की अनुमति नहीं है।
झिल्लियों के निर्माण पर (फॉस्फोलिपिड्स: Xc = 1: 1)
फैटी एसिड का संश्लेषण
स्टेरॉयड हार्मोन का संश्लेषण (कोर्टिसोल, प्रोजेस्टेरोन, एल्डोस्टेरोन, कैल्सीट्रियोल, एस्ट्रोजन)
यूवी की कार्रवाई के तहत त्वचा में विटामिन डी 3 - कोलेक्लसिफेरोल के संश्लेषण के लिए प्रयोग किया जाता है।
शरीर में लगभग 140 ग्राम कोलेस्ट्रॉल होता है (मुख्य रूप से यकृत और मस्तिष्क में)।
दैनिक आवश्यकता - 0.5-1 ग्राम।
निहित केवलपशु उत्पादों (अंडे, मक्खन, पनीर, जिगर) में।
Xc का उपयोग ऊर्जा के स्रोत के रूप में नहीं किया जाता है, क्योंकि। इसका वलय CO2 और H2O से नहीं जुड़ा होता है और कोई ATP नहीं निकलता है (कोई एंजाइम नहीं)।
अतिरिक्त Xc उत्सर्जित नहीं होता है, जमा नहीं होता है, यह बड़ी रक्त वाहिकाओं की दीवार में सजीले टुकड़े के रूप में जमा हो जाता है।
शरीर 0.5-1 ग्राम Xc का संश्लेषण करता है। जितना अधिक इसका सेवन भोजन के साथ किया जाता है, उतना ही कम यह शरीर में संश्लेषित होता है (सामान्य रूप से)।
शरीर में Xc का संश्लेषण यकृत (80%), आंतों (10%), त्वचा (5%), अधिवृक्क ग्रंथियों, यौन ग्रंथियों में होता है।
यहां तक कि शाकाहारियों में भी कोलेस्ट्रॉल का स्तर ऊंचा हो सकता है। इसके संश्लेषण के लिए केवल कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता होती है।
कोलेस्ट्रॉल का जैवसंश्लेषण
यह 3 चरणों में आगे बढ़ता है:
1) कोशिकाद्रव्य में - मेवलोनिक एसिड के निर्माण से पहले (कीटोन निकायों के संश्लेषण के समान)
2) ईपीआर में - स्क्वैलेन तक
3) ईपीआर में - कोलेस्ट्रॉल के लिए
लगभग 100 प्रतिक्रियाएं।
नियामक एंजाइम β-hydroxymethylglutaryl-CoA रिडक्टेस (HMG रिडक्टेस) है। कोलेस्ट्रॉल कम करने वाले स्टैटिन इस एंजाइम को रोकते हैं।)
एचएमजी रिडक्टेस का विनियमन:
ए) अतिरिक्त आहार कोलेस्ट्रॉल द्वारा नकारात्मक प्रतिक्रिया के सिद्धांत द्वारा बाधित
बी) एंजाइम (एस्ट्रोजन) के संश्लेषण को बढ़ा सकता है या घट सकता है (कोलेस्ट्रॉल और पित्त पथरी)
ग) एंजाइम डीफॉस्फोराइलेशन द्वारा इंसुलिन द्वारा सक्रिय होता है
d) यदि बहुत अधिक एंजाइम है, तो प्रोटियोलिसिस द्वारा अतिरिक्त को साफ किया जा सकता है
कोलेस्ट्रॉल को एसिटाइल-सीओए से संश्लेषित किया जाता है कार्बोहाइड्रेट से व्युत्पन्न(ग्लाइकोलिसिस → ओडीपीवीके)।
जिगर में परिणामी कोलेस्ट्रॉल वीएलडीएल गैर-एसपी में वसा के साथ पैक किया जाता है। वीएलडीएल में एपोप्रोटीन बी100 होता है, रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है, और एपोप्रोटीन सी-द्वितीय और ई के जुड़ने के बाद, यह परिपक्व वीएलडीएल में बदल जाता है, जो एलपी-लाइपेस में प्रवेश करता है। एलपी-लाइपेस वीएलडीएल से वसा (50%) को हटाता है, एलडीएल को छोड़ देता है, जिसमें कोलेस्ट्रॉल एस्टर का 50-70% होता है।
सभी अंगों और ऊतकों को कोलेस्ट्रॉल की आपूर्ति करता है
· कोशिकाओं में B100 में रिसेप्टर्स होते हैं, जिससे वे LDL को पहचानते हैं और इसे अवशोषित करते हैं। कोशिकाएं B100 रिसेप्टर्स की संख्या को बढ़ाकर या घटाकर कोलेस्ट्रॉल के सेवन को नियंत्रित करती हैं।
मधुमेह मेलेटस में, बी 100 (ग्लूकोज जोड़) का ग्लाइकोसिलेशन हो सकता है। नतीजतन, कोशिकाएं एलडीएल को नहीं पहचानती हैं और हाइपरकोलेस्ट्रोलेमिया होता है।
एलडीएल वाहिकाओं (एथेरोजेनिक कण) में प्रवेश कर सकता है।
एलडीएल का 50% से अधिक यकृत में वापस आ जाता है, जहां कोलेस्ट्रॉल का उपयोग पित्त पथरी के संश्लेषण और अपने स्वयं के कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण के निषेध के लिए किया जाता है।
हाइपरकोलेस्ट्रोलेमिया से सुरक्षा का एक तंत्र है:
नकारात्मक प्रतिक्रिया के सिद्धांत के अनुसार स्वयं के कोलेस्ट्रॉल के संश्लेषण का विनियमन
कोशिकाएं B100 रिसेप्टर्स की संख्या को बढ़ाकर या घटाकर कोलेस्ट्रॉल के सेवन को नियंत्रित करती हैं
एचडीएल की कार्यप्रणाली
एचडीएल यकृत में संश्लेषित होता है। इसका एक डिस्क के आकार का रूप है, इसमें थोड़ा कोलेस्ट्रॉल होता है।
एचडीएल कार्य:
कोशिकाओं और अन्य लिपोप्रोटीन से अतिरिक्त कोलेस्ट्रॉल लेता है
अन्य लिपोप्रोटीन को C-II और E की आपूर्ति करता है
एचडीएल के कामकाज का तंत्र:
एचडीएल में एपोप्रोटीन ए1 और एलसीएटी (एंजाइम लेसिथिनकोलेस्ट्रोल एसाइलट्रांसफेरेज) होता है।
एचडीएल रक्त में जाता है, और एलडीएल उसमें आता है।
LDL A1 पहचानता है कि उनमें बहुत अधिक कोलेस्ट्रॉल है, और LCAT को सक्रिय करते हैं।
एलसीएटी एचडीएल फॉस्फोलिपिड्स से फैटी एसिड को साफ करता है और उन्हें कोलेस्ट्रॉल में स्थानांतरित करता है। कोलेस्ट्रॉल एस्टर बनते हैं।
कोलेस्ट्रॉल एस्टर हाइड्रोफोबिक होते हैं, इसलिए वे लिपोप्रोटीन में चले जाते हैं।
थीम 8
चयापचय: प्रोटीन चयापचय
गिलहरी - ये उच्च-आणविक यौगिक हैं जिनमें α-एमिनो एसिड अवशेष होते हैं, जो पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं।
पेप्टाइड बांड एक एमिनो एसिड के α-कार्बोक्सिल समूह और इसके बाद दूसरे α-एमिनो एसिड के एमिनो समूह के बीच स्थित होते हैं।
प्रोटीन के कार्य (एमिनो एसिड):
1) प्लास्टिक (मुख्य कार्य) - मांसपेशियों, ऊतकों, रत्नों, कार्निटाइन, क्रिएटिन के प्रोटीन, कुछ हार्मोन और एंजाइम अमीनो एसिड से संश्लेषित होते हैं;
2) ऊर्जा
ए) भोजन के साथ अत्यधिक सेवन के मामले में (>100 ग्राम)
बी) लंबे समय तक उपवास
ख़ासियत:
अमीनो एसिड, वसा और कार्बोहाइड्रेट के विपरीत, जमा नहीं किया गया .
शरीर में मुक्त अमीनो एसिड की मात्रा लगभग 35 ग्राम होती है।
शरीर के लिए प्रोटीन के स्रोत:
खाद्य प्रोटीन (मुख्य स्रोत)
ऊतक प्रोटीन
कार्बोहाइड्रेट से संश्लेषित।
नाइट्रोजन संतुलन
इसलिये शरीर में सभी नाइट्रोजन का 95% अमीनो एसिड से संबंधित है, तो उनके आदान-प्रदान का अनुमान लगाया जा सकता है नाइट्रोजन संतुलन - आने वाले नाइट्रोजन का मूत्र में उत्सर्जित होने का अनुपात।
ü सकारात्मक - प्रवेश करने की तुलना में कम उत्सर्जित होता है (बच्चों, गर्भवती महिलाओं में, बीमारी के बाद ठीक होने की अवधि के दौरान);
ü नकारात्मक - जितना प्रवेश करता है उससे अधिक उत्सर्जित होता है (वृद्धावस्था, लंबी बीमारी की अवधि);
ü नाइट्रोजन संतुलन - स्वस्थ लोगों में।
इसलिये खाद्य प्रोटीन अमीनो एसिड का मुख्य स्रोत हैं, फिर वे किस बारे में बात करते हैं " प्रोटीन पोषण की पूर्णता ».
सभी अमीनो एसिड में विभाजित हैं:
विनिमेय (8) - अला, ग्लि, सेर, प्रो, ग्लू, ग्लेन, एस्प, असन;
आंशिक रूप से बदली जाने योग्य (2) - Arg, Gis (धीरे-धीरे संश्लेषित);
सशर्त रूप से बदलने योग्य (2) - Cys, Tyr (संश्लेषित किया जा सकता है इस शर्त परअपरिहार्य आय - Met → Cys, Fen → Tyr);
· अपूरणीय (8) - वैल, इले, लेई, लिज़, मेट, ट्रे, फेन, टीपीएफ।
इस संबंध में, प्रोटीन जारी किए जाते हैं:
पूर्ण - इसमें सभी आवश्यक अमीनो एसिड होते हैं
ü दोषपूर्ण - मेट और टीपीएफ शामिल नहीं है।
प्रोटीन पाचन
ख़ासियतें:
1) प्रोटीन का पाचन पेट, छोटी आंत में होता है
2) एंजाइम - पेप्टिडेस (क्लिव पेप्टाइड बॉन्ड):
ए) एक्सोपेप्टिडेस - सी-एन-टर्मिनलों के किनारों के साथ
बी) एंडोपेप्टिडेस - प्रोटीन के अंदर
3) पेट और अग्न्याशय के एंजाइम निष्क्रिय रूप में बनते हैं - प्रोएंजाइम(क्योंकि वे अपने ऊतकों को पचा लेते हैं)
4) एंजाइम आंशिक प्रोटियोलिसिस (पीपीसी के हिस्से की दरार) द्वारा सक्रिय होते हैं।
5) कुछ अमीनो अम्ल बड़ी आंत में सड़ जाते हैं
 |
1. वे मौखिक गुहा में पचते नहीं हैं।
2. पेट में, प्रोटीन कार्य करते हैं पित्त का एक प्रधान अंश(एंडोपेप्टिडेज़)। यह ऐरोमैटिक अमीनो एसिड (टायर, फेन, टीपीएफ) के अमीनो समूहों द्वारा बनाए गए बंधों को तोड़ता है।
पेप्सिन मुख्य कोशिकाओं द्वारा एक निष्क्रिय के रूप में निर्मित होता है पेप्सिनोजेन.
पार्श्विका कोशिकाएं हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उत्पादन करती हैं।
एचसीएल . के कार्य:
ü पेप्सिन के लिए इष्टतम pH बनाता है (1.5 - 2.0)
ü पेप्सिनोजेन को सक्रिय करता है
ü प्रोटीन को अस्वीकार करता है (एंजाइम की क्रिया को सुगम बनाता है)
ü जीवाणुनाशक क्रिया
पेप्सिनोजेन सक्रियण
एचसीएल की क्रिया के तहत पेप्सिनोजेन धीरे-धीरे 42 अमीनो एसिड के दरार से सक्रिय पेप्सिन में परिवर्तित हो जाता है। सक्रिय पेप्सिन तब तेजी से पेप्सिनोजेन को सक्रिय करता है ( स्वतः उत्प्रेरित रूप से).
इस प्रकार, पेट में, प्रोटीन छोटे पेप्टाइड्स में टूट जाते हैं, जो आंतों में प्रवेश करते हैं।
3. आंत में, अग्नाशयी एंजाइम पेप्टाइड्स पर कार्य करते हैं।
ट्रिप्सिनोजेन, काइमोट्रिप्सिनोजेन, प्रोलेस्टेज, प्रोकारबॉक्सीपेप्टिडेज़ का सक्रियण
आंत में एंटरोपेप्टिडेज़ की क्रिया के तहत सक्रिय होता है ट्रिप्सिनोजेन. फिर उससे एक्टिवेट हो गया ट्रिप्सिनआंशिक प्रोटियोलिसिस द्वारा अन्य सभी एंजाइमों को सक्रिय करता है (काइमोट्रिप्सिनोजेन → काइमोट्रिप्सिन, प्रोलेस्टेज → इलास्टेज, प्रोकारबॉक्सीपेप्टिडेज़ → कार्बोक्सीपेप्टिडेज़).
ट्रिप्सिनकार्बोक्सिल समूहों Lys या Arg द्वारा निर्मित बंधों को विच्छेदित करता है।
काइमोट्रिप्सिनसुगंधित अमीनो एसिड के कार्बोक्सिल समूहों के बीच।
इलास्टेज- अला या ग्लाइक के कार्बोक्सिल समूहों द्वारा निर्मित बंध।
कार्बोक्सीपेप्टिडेज़सी-टर्मिनस से कार्बोक्सिल बांड को साफ करता है।
इस प्रकार, आंत में लघु di-, ट्रिपेप्टाइड्स बनते हैं।
4. आंतों के एंजाइम की क्रिया के तहत, वे मुक्त अमीनो एसिड में टूट जाते हैं।
एंजाइम - di-, त्रि-, एमिनोपेप्टिडेस. वे प्रजाति विशिष्ट नहीं हैं।
परिणामस्वरूप मुक्त अमीनो एसिड Na + (एकाग्रता ढाल के खिलाफ) के साथ माध्यमिक सक्रिय परिवहन द्वारा अवशोषित होते हैं।
5. कुछ अमीनो अम्ल सड़ जाते हैं।
सड़ - गैसों (एनएच 3, सीएच 4, सीओ 2, मर्कैप्टन) की रिहाई के साथ कम विषैले उत्पादों में अमीनो एसिड को विभाजित करने की एक एंजाइमेटिक प्रक्रिया।
महत्व: आंतों के माइक्रोफ्लोरा की महत्वपूर्ण गतिविधि को बनाए रखने के लिए (क्षय के दौरान, टीयर विषाक्त उत्पाद फिनोल और क्रेसोल बनाता है, टीपीएफ - इंडोल और स्काटोल)। विषाक्त उत्पाद यकृत में प्रवेश करते हैं और निष्प्रभावी हो जाते हैं।
अमीनो एसिड अपचय
मुख्य मार्ग- बहरापन - अमोनिया के रूप में अमीनो समूह को विभाजित करने और नाइट्रोजन मुक्त केटोएसिड के गठन की एक एंजाइमेटिक प्रक्रिया।
ऑक्सीडेटिव डीमिनेशन
गैर-ऑक्सीकरण (सेर, ट्रे)
इंट्रामोल्युलर (जीआईएस)
हाइड्रोलाइटिक
ऑक्सीडेटिव डीमिनेशन (मूल)
ए) प्रत्यक्ष - केवल ग्लू के लिए, क्योंकि क्योंकि अन्य सभी एंजाइम निष्क्रिय हैं।
यह 2 चरणों में आगे बढ़ता है:
1) एंजाइमी
2) स्वतःस्फूर्त
नतीजतन, अमोनिया और α-ketoglutarate बनते हैं।
संक्रमण कार्य:
ü क्योंकि प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, गैर-आवश्यक अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए कार्य करती है;
ü अपचय का प्रारंभिक चरण (संक्रमण अपचय नहीं है, क्योंकि अमीनो एसिड की संख्या नहीं बदलती है);
ü शरीर में नाइट्रोजन के पुनर्वितरण के लिए;
ü ग्लाइकोलाइसिस (6 प्रतिक्रिया) में हाइड्रोजन स्थानांतरण के मैलेट-एस्पार्टेट शटल तंत्र में भाग लेता है।
एएलटी और एएसटी की गतिविधि का निर्धारण करने के लिएहृदय और यकृत के रोगों के निदान के लिए क्लिनिक में, डी रिटिस गुणांक मापा जाता है:
0.6 पर - हेपेटाइटिस,
1 - सिरोसिस,
10 - रोधगलन।
डिकार्बोजाइलेशनअमीनो एसिड - अमीनो एसिड से सीओ 2 के रूप में कार्बोक्सिल समूह के दरार की एंजाइमेटिक प्रक्रिया।
नतीजतन, जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ बनते हैं - जीव जनन संबंधी अमिनेस.
एंजाइम डीकार्बोक्सिलेस होते हैं।
कोएंजाइम - पाइरिडोक्सल फॉस्फेट विट। 6 पर।
कार्रवाई के बाद, बायोजेनिक अमाइन 2 तरीकों से निष्प्रभावी हो जाते हैं:
1) मिथाइलेशन (सीएच 3 का जोड़; दाता - एसएएम);
2) एनएच 3 (एमएओ एंजाइम - मोनोमाइन ऑक्सीडेज) के रूप में अमीनो समूह के उन्मूलन के साथ ऑक्सीकरण।
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मार्कोवा एकातेरिना बोरिसोव्ना प्रोपेन क्रैकिंग द्वारा ओलेफिन के उत्पादन के लिए उत्प्रेरक नैनोसिस्टम: शोध प्रबंध ... रासायनिक विज्ञान के उम्मीदवार: 02.00.04 / मार्कोवा एकातेरिना बोरिसोव्ना; [रक्षा का स्थान: उच्च व्यावसायिक शिक्षा का संघीय राज्य बजटीय शैक्षिक संस्थान "मास्को स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ फाइन केमिकल टेक्नोलॉजीज एमवी लोमोनोसोव के नाम पर"]।- मॉस्को, 2015.- 151 पी।
परिचय
अध्याय 1 साहित्य समीक्षा 10
1.1. हाइड्रोकार्बन क्रैकिंग 10
1.1.1. थर्मल क्रैकिंग 10
1.1.2 उत्प्रेरक क्रैकिंग
1.2. प्रोपेन क्रैकिंग उत्प्रेरक 27
1.3. प्रोपेन क्रैकिंग प्रतिक्रियाओं में नैनोसंरचित उत्प्रेरक 35
1.4. प्रोपेन क्रैकिंग के लिए एल्यूमिना
1.4.1. एल्यूमीनियम ऑक्साइड के भौतिक और रासायनिक गुण 38
1.4.2. एल्यूमिनियम ऑक्साइड सतह मॉडल 42
1.4.3. बनावट विशेषताएँ 45
1.4.4. कैल्सीनेशन तापमान पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड के गुणों की निर्भरता 46
1.4.5. उत्प्रेरक सक्रिय चरण 49 . के वाहक के रूप में एल्यूमीनियम ऑक्साइड
अध्याय 2. नैनोस्ट्रक्चर्ड उत्प्रेरकों के मजबूत संश्लेषण और भौतिक रासायनिक विशेषताओं के आधार पर:
एल्यूमीनियम ऑक्साइड स्ट्रॉन्ग 51 . पर आधारित
2.1. संश्लेषण और मुख्य विशेषताएं 51
2.1.1 नैनोफिब्रस एल्यूमिना एयरजेल का संश्लेषण 51
2.1.2. नैनोफाइबर एल्यूमीनियम ऑक्साइड एयरजेल की रासायनिक संरचना और संरचना के लक्षण 53
2.1.3. एल्यूमीनियम ऑक्साइड (TIO2/AI2O3,) पर आधारित नैनोफिब्रस एरोगल्स का संश्लेषण
2.1.4. एल्युमिनियम ऑक्साइड (TіOg/AI203, BiO2/AI203) पर आधारित नैनोफिब्रस एरोगल्स की रासायनिक संरचना और संरचना के लक्षण 57
2.1.5. अत्यधिक झरझरा टाइटेनियम ऑक्साइड का संश्लेषण
2.2. संश्लेषित उत्प्रेरक के सरंध्रता और विशिष्ट सतह क्षेत्र का निर्धारण... 59
2.3. नैनोफाइबर एयरजेल उत्प्रेरक के प्राथमिक सोखना केंद्रों का निर्धारण 65
अध्याय 3 प्रोपेन की उत्प्रेरक क्रैकिंग
3.1 प्रायोगिक प्रक्रिया 70
3.2. एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित नैनोफाइबर एयरजेल उत्प्रेरक की उत्प्रेरक गतिविधि का अध्ययन 75
3.3. एल्युमिनियम ऑक्साइड पर आधारित नैनोफिब्रस एयरजेल उत्प्रेरकों के हाइड्रोजन उपचार का उनके भौतिक-रासायनिक गुणों पर प्रभाव 78
3.4. प्रोपेन क्रैकिंग रिएक्शन 90 . में विभिन्न उत्प्रेरकों की उत्प्रेरक गतिविधि और चयनात्मकता
3.5. नैनोफिब्रस एल्यूमीनियम ऑक्साइड एयरजेल 105 पर आधारित नए उत्प्रेरक नैनो सिस्टम की परिचालन स्थिरता
3.6. नैनोफाइबर एयरजेल उत्प्रेरक की संरचना पर क्रैकिंग प्रतिक्रिया के दौरान प्रोपेन सोखना का प्रभाव 109
निष्कर्ष 114
धन्यवाद 116
ग्रन्थसूची
काम का परिचय
विषय की प्रासंगिकता।आधुनिक तेल और गैस प्रसंस्करण के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक तेल और गैस उद्योग में तकनीकी प्रक्रियाओं का निर्माण और कार्यान्वयन है जो भविष्य के लिए गैर-नवीकरणीय ऊर्जा हाइड्रोकार्बन कच्चे माल की अधिकतम मात्रा को संरक्षित करने की अनुमति देगा: गैस, तेल और घनीभूत। संबद्ध पेट्रोलियम गैस (APG) के साथ समस्या विशेष रूप से तीव्र है। रूसी संघ के वर्तमान कानून के अनुसार, तेल उत्पादन लाइसेंस के लिए एक अनिवार्य शर्त तेल उत्पादन के दौरान प्राप्त संबद्ध पेट्रोलियम गैस के कम से कम 95% का उपयोग है। संबद्ध पेट्रोलियम गैस के प्रसंस्करण और उपयोग के लिए मौजूदा योजना के तहत, बड़े और सीमांत क्षेत्रों में उपयोग की जाने वाली संबद्ध पेट्रोलियम गैस की मात्रा कुल के 60% से अधिक नहीं होती है, जिसमें से 25% तक भड़क जाती है। इन समस्याओं को हल करने के लिए नवीनतम तेल और गैस प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के उपयोग की आवश्यकता है।
प्रोपेन क्रैकिंग, विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए उत्प्रेरक का उपयोग करके, एपीजी का उपयोग करने के तरीकों में से एक माना जा सकता है।
इस संबंध में, प्रोपेन क्रैकिंग प्रक्रिया के लिए नए उत्प्रेरक का संश्लेषण और प्राप्त उत्प्रेरक प्रणालियों के भौतिक-रासायनिक गुणों का अध्ययन रूसी और वैश्विक तेल और गैस उद्योग दोनों के लिए रुचि का है।
इसके अलावा, नई सामग्री के भौतिक-रासायनिक गुणों के अध्ययन पर प्राप्त परिणाम वैज्ञानिक अनुसंधान में मौलिक योगदान देते हैं।
इस प्रकार, किए गए अध्ययनों के परिणाम नए उत्प्रेरक के विकास के आधार के रूप में काम करेंगे, जिससे गैस प्रसंस्करण की दक्षता में वृद्धि होगी, जो शोध प्रबंध की प्रासंगिकता को निर्धारित करता है।
शोध कार्य का विषय रूस के पीपुल्स फ्रेंडशिप यूनिवर्सिटी के भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान विभाग के वैज्ञानिक अनुसंधान की योजना में शामिल है। इस काम को रशियन फाउंडेशन फॉर बेसिक रिसर्च (परियोजना संख्या 14-03-00940) द्वारा आर्थिक रूप से समर्थित किया गया था, यह इनोस्टार कार्यक्रम के विज्ञान को लोकप्रिय बनाने के लिए एक परियोजना थी, जिसे फाउंडेशन फॉर असिस्टेंस टू डेवलपमेंट टू द डेवलपमेंट टू स्मॉल फॉर्म ऑफ एंटरप्राइजेज द्वारा प्रायोजित किया गया था। U.M.N.I.K का वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्र। - 2013। इस कार्य का व्यावहारिक हिस्सा 2013-2015 के लिए आईपीसीई आरएएस की कैलेंडर योजना में शामिल है।
उद्देश्य। ओलेफिन प्राप्त करने और उनके भौतिक-रासायनिक गुणों का अध्ययन करने के लिए प्रोपेन क्रैकिंग प्रतिक्रिया के लिए नई पीढ़ी के नए अत्यधिक सक्रिय और चुनिंदा नैनोस्ट्रक्चर उत्प्रेरक का निर्माण।
इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित को हल करना आवश्यक था: कार्य:
एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित उत्प्रेरक नैनो सिस्टम को संश्लेषित करने के लिए, जिसमें प्रोपेन क्रैकिंग प्रतिक्रिया में उच्च गतिविधि और चयनात्मकता होती है, लेकिन कार्बराइजेशन के प्रतिरोधी होते हैं;
प्राप्त उत्प्रेरकों के भौतिक-रासायनिक गुणों की जांच करने के लिए;
प्रोपेन क्रैकिंग प्रतिक्रिया में विकसित उत्प्रेरक नैनो सिस्टम के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए;
मौजूदा उत्प्रेरक प्रणालियों के साथ निर्मित नैनोफिब्रस एरोगल्स की उत्प्रेरक गतिविधि और चयनात्मकता की तुलना करें;
प्राप्त उत्प्रेरक की नई पीढ़ी की संरचना और गुणों पर सक्रियण प्रक्रिया और प्रतिक्रिया माध्यम के वातावरण के प्रभाव को स्थापित करने के लिए। काम की वैज्ञानिक नवीनता:
एल्यूमीनियम ऑक्साइड के आधार पर संश्लेषित नैनोफाइबर एरोगल्स और उनकी संरचना, संरचना, भौतिक रासायनिक गुणों का अध्ययन किया;
पहली बार, एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित नैनोक्रिस्टलाइन एरोगल्स, जो क्लोज-पैक बाइंडल्स हैं, प्राप्त किए गए थे और उनकी संरचना, संरचना और भौतिक-रासायनिक गुणों का अध्ययन किया गया था;
प्रोपेन क्रैकिंग की प्रतिक्रिया में, एल्यूमीनियम ऑक्साइड, कार्बन नैनोट्यूब और सक्रिय कार्बन से नैनोफिब्रस और नैनोक्रिस्टलाइन एरोगल्स पर आधारित उत्प्रेरक प्रणाली;
सेवा जीवन और इन उत्प्रेरक प्रणालियों को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता निर्धारित की गई;
सक्रियण प्रक्रिया का प्रभाव और नैनोफिब्रस एल्यूमिना एयरजेल पर आधारित उत्प्रेरक प्रणालियों पर प्रतिक्रिया माध्यम के प्रभाव को स्थापित किया गया है। कार्य का व्यावहारिक महत्व:
पुनरुत्पादित सतह मापदंडों और फाइबर आकार के साथ एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित अत्यधिक शुद्ध मिश्रित नैनोफिब्रस और नैनोक्रिस्टलाइन एरोगल्स का संश्लेषण उत्प्रेरक बनाने के लिए आधार के रूप में काम कर सकता है जिसमें कीमती धातुएं नहीं होती हैं;
नैनोफिब्रस एल्यूमिना पर आधारित उत्प्रेरक प्रणालियों पर हाइड्रोजन वायुमंडल और प्रतिक्रिया माध्यम के प्रभाव का अध्ययन इस प्रकार के उत्प्रेरक प्रणालियों के संरचनात्मक मापदंडों के अनुकूलन के लिए एक मौलिक आधार है;
प्रोपेन क्रैकिंग रिएक्शन में नैनोफिब्रस एल्यूमिना एयरजेल पर आधारित उत्प्रेरक के भौतिक-रासायनिक गुणों में परिवर्तन का अध्ययन है
संबद्ध पेट्रोलियम गैस (APG) के प्रसंस्करण के लिए नई पीढ़ी के उत्प्रेरक बनाने का आधार।
रक्षा के लिए निम्नलिखित प्रावधान रखे गए हैं:
संश्लेषित नैनोफिब्रस और नैनोक्रिस्टलाइन एरोगल्स की संरचना और संरचना के अध्ययन के परिणाम;
293 K के तापमान पर नाइट्रोजन वाष्प के कम तापमान वाले सोखना और जल वाष्प के सोखने से एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित एरोजेल की झरझरा संरचना के अध्ययन के परिणाम;
प्रोपेन क्रैकिंग रिएक्शन में एल्यूमीनियम ऑक्साइड, कार्बन नैनोट्यूब, सक्रिय कार्बन से नैनोफिब्रस और नैनोक्रिस्टलाइन एरोगल्स के उत्प्रेरक अध्ययन के परिणाम। गतिविधि, चयनात्मकता, कार्बोनाइजेशन के प्रतिरोध और नैनोस्ट्रक्चर्ड कैटेलिटिक सिस्टम को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता पर निष्कर्ष;
नैनोफाइबर एयरजेल सामग्री पर प्रोपेन सोखना (रिसाव विधि) के अध्ययन के परिणाम;
नैनोफिब्रस एरोगल्स की संरचना और उनकी उत्प्रेरक गतिविधि पर सक्रियण प्रक्रिया के प्रभाव का अध्ययन करने के परिणाम।
काम का सैद्धांतिक महत्व। अध्ययन के प्राप्त परिणाम नई नैनोसंरचित सामग्री के मौलिक अनुसंधान में योगदान करते हैं। विभिन्न मीडिया में एयरजेल उत्प्रेरक के व्यवहार की विशेषताएं पहली बार स्थापित की गई हैं।
कार्य की व्यावहारिक प्रयोज्यता। प्रदर्शन किए गए कार्य के हिस्से के रूप में, उनके उत्प्रेरक गुणों पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड और टाइटेनियम ऑक्साइड पर आधारित नैनोसंरचित उत्प्रेरक के संश्लेषण की स्थितियों के प्रभाव से संबंधित नए डेटा प्राप्त किए गए थे। प्राप्त परिणाम इस प्रकार के उत्प्रेरक के व्यावहारिक उपयोग के लिए वैज्ञानिक और तकनीकी सिफारिशें तैयार करने का आधार हैं। काम के परिणाम रूस के पीपुल्स फ्रेंडशिप यूनिवर्सिटी के भौतिकी, गणित और प्राकृतिक विज्ञान संकाय के भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान विभाग में अध्ययन कर रहे छात्रों, स्नातक और स्नातक छात्रों की तैयारी में शैक्षिक प्रक्रिया में उपयोग किए जाते हैं।
वैज्ञानिक कार्य की योजना के साथ विषय का संबंध। शोध प्रबंध रूस के पीपुल्स फ्रेंडशिप यूनिवर्सिटी के भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान विभाग के वैज्ञानिक अनुसंधान का हिस्सा था। इस काम को रशियन फाउंडेशन फॉर बेसिक रिसर्च (परियोजना संख्या 14-03-00940) द्वारा समर्थित किया गया था।
इस कार्य का अध्याय संख्या 2 आईपीसीई आरएएस के 2013-2015 के कैलेंडर योजना में शामिल परियोजना का हिस्सा है (अनुभाग: "मौलिक भौतिक और रासायनिक
सोखना के पैटर्न, सोखना पृथक्करण, अवशोषण-विद्युत रासायनिक और आयन-विनिमय प्रक्रियाओं में नैनोपोरस सामग्री और 2013-2015 के लिए कार्यात्मक सोखना के लक्षित संश्लेषण की नींव", उपधारा: "कार्बन में विभिन्न रासायनिक प्रकृति के अणुओं के सोखना और गतिशीलता के तंत्र और सूजन बहुलक adsorbents, समान रूप से झरझरा adsorbents और उनके शोध के तरीकों के संश्लेषण के लिए बुनियादी बातों का विकास")।
शोध प्रबंध के पायलट अध्ययन का एक हिस्सा इनोस्टार कार्यक्रम की अंतिम विज्ञान संवर्धन परियोजना और यू.एम.एन.आई.के. की विजेता परियोजना थी। - 2013 और 2014-2015 के लिए वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्र में उद्यमों के छोटे रूपों के विकास में सहायता के लिए कोष द्वारा समर्थित।
इस अध्ययन के परिणामों को वैज्ञानिक सम्मेलनों में डिप्लोमा से सम्मानित किया गया: रसायन विज्ञान और नैनो सामग्री में अंतर्राष्ट्रीय भागीदारी वाले युवा वैज्ञानिकों, स्नातकोत्तर और छात्रों का अखिल रूसी सम्मेलन "मेंडेलीव-2012" सेंट पीटर्सबर्ग, 2012; संगोष्ठी "आधुनिक रासायनिक भौतिकी", Tuapse, 2013।
परिणामों की विश्वसनीयता सुनिश्चित की जाती है
तकनीकों के एक सेट का उपयोग करना
आधुनिक का प्रयोग करते हुए प्रायोगिक अध्ययन
अत्यधिक संवेदनशील उपकरण, अच्छा प्रजनन क्षमता
प्रयोगात्मक डेटा और आधुनिक सैद्धांतिक अवधारणाओं के अनुपालन से पुष्टि की जाती है।
लेखक का व्यक्तिगत योगदान। लेखक ने निबंध कार्य में विचार किए गए कार्यों को निर्धारित करने में भाग लिया। शोध प्रबंध के छात्र ने स्वतंत्र रूप से उत्प्रेरक प्रणालियों को संश्लेषित किया। लेखक ने उत्प्रेरक प्रयोगों को करने के लिए और उत्प्रेरक की संरचना पर सक्रियण प्रक्रिया के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए व्यक्तिगत रूप से प्रतिष्ठानों को डिजाइन किया है। प्राप्त परिणामों के सभी प्रयोग और विश्लेषण लेखक द्वारा व्यक्तिगत रूप से किए गए थे। शोध प्रबंध प्रकाशन के लिए लेख और सार तैयार करने में लगा हुआ था, सम्मेलनों में भाग लिया।
शोध के परिणामों की स्वीकृति। काम के परिणाम निम्नलिखित सम्मेलनों और संगोष्ठियों में रिपोर्ट किए गए: "गणित, सूचना विज्ञान, भौतिकी और रसायन विज्ञान की समस्याओं पर अखिल रूसी सम्मेलन", मास्को, पीएफयूआर, (2008, 2009); संगोष्ठी "आधुनिक रासायनिक भौतिकी", Tuapse (2008, 2013, 2014); अखिल रूसी स्कूल-सम्मेलन "इंटरफ़ेस पर सुपरमॉलेक्यूलर सिस्टम", मॉस्को, आईपीसीएचई आरएएस, 2009; अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक सम्मेलन "गैर-स्थिर, ऊर्जा- और संसाधन-बचत प्रक्रियाएं और रासायनिक, नैनो- और जैव प्रौद्योगिकी (एनईआरपीओ-2008) में उपकरण", मॉस्को, एमजीओयू, 2009; युवा वैज्ञानिकों, स्नातक छात्रों और रसायन विज्ञान और नैनोमटेरियल्स में अंतर्राष्ट्रीय भागीदारी वाले छात्रों का अखिल रूसी सम्मेलन "मेंडेलीव-2012", "मेंडेलीव-2013"
सेंट पीटर्सबर्ग, (2012, 2013); अखिल रूसी वैज्ञानिक युवा स्कूल-सम्मेलन "सिग्मा 2012 के संकेत के तहत रसायन विज्ञान", ओम्स्क, 2012; विदेशी वैज्ञानिकों की भागीदारी के साथ अखिल रूसी संगोष्ठी "सोखना, सरंध्रता और सोखना चयनात्मकता के सिद्धांत की वास्तविक समस्याएं", क्लेज़मा, (2013-2015); द्वितीय अखिल रूसी युवा सम्मेलन "रासायनिक भौतिकी में प्रगति", चेर्नोगोलोव्का, आईपीसीपी आरएएस, 2013; III अखिल रूसी युवा वैज्ञानिक सम्मेलन "नए पदार्थों और सामग्रियों की रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी" II अखिल रूसी युवा सम्मेलन "उत्तर में युवा और विज्ञान", सिक्तिवकर, 2013; अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक और व्यावहारिक सम्मेलन "तेल और गैस प्रसंस्करण-2013", ऊफ़ा, 2013; युवा शोधकर्ताओं और स्नातक छात्रों के एक्स रूसी वार्षिक सम्मेलन "भौतिक रसायन विज्ञान और अकार्बनिक सामग्री की प्रौद्योगिकी", मॉस्को, आईएमईटी आरएएस; 2013; वी युवा वैज्ञानिक और तकनीकी सम्मेलन "हाई-टेक केमिकल टेक्नोलॉजीज-2013" मॉस्को, एमआईटीएचटी, 2013; युवा वैज्ञानिकों, स्नातक छात्रों और आईपीसीएचई आरएएस के छात्रों का आठवां सम्मेलन "भौतिक रसायन विज्ञान - 2013", मॉस्को, आईपीसीएचई आरएएस, 2013; III अंतर्राष्ट्रीय भागीदारी के साथ अखिल रूसी सम्मेलन "क्षेत्रों के विकास में युवा विज्ञान", पर्म, 2013; III युवा वैज्ञानिकों, स्नातक छात्रों और छात्रों का अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक और तकनीकी सम्मेलन "आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उच्च प्रौद्योगिकियां", टॉम्स्क, 2014; रूसी विज्ञान अकादमी के कार्बनिक रसायन संस्थान का VI युवा सम्मेलन, इसकी स्थापना की 80 वीं वर्षगांठ के लिए समर्पित, मास्को, रूसी विज्ञान अकादमी, 2014 के कार्बनिक रसायन विज्ञान संस्थान।
प्रकाशन। काम की मुख्य सामग्री 29 प्रकाशनों में परिलक्षित होती है, जिसमें उच्च सत्यापन आयोग द्वारा अनुशंसित पत्रिकाओं में 3 वैज्ञानिक लेख, अन्य संग्रह में 6 लेख और अंतरराष्ट्रीय और रूसी सम्मेलनों में 20 सार शामिल हैं।
संरचना तथा मात्रा काम। काम पर प्रस्तुत किया गया है 129 टाइप किए गए पाठ के पृष्ठ, जिसमें 23 टेबल और 65 आंकड़े शामिल हैं। शोध प्रबंध में एक परिचय, तीन अध्याय, निष्कर्ष और उद्धृत स्रोतों की एक सूची शामिल है, जिसमें शामिल हैं 198 सामान।
प्रोपेन क्रैकिंग उत्प्रेरक
थर्मल क्रैकिंग एक चेन रिएक्शन द्वारा विशेषता है। पैराफिन हाइड्रोकार्बन क्रैकिंग तंत्र के सभी मौजूदा सिद्धांतों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले समूह में सिद्धांत शामिल हैं जो प्राथमिक क्रैकिंग प्रतिक्रिया को एक अणु के इंट्रामोल्यूलर पुनर्व्यवस्था के रूप में दो छोटे अणुओं में इसके बाद के क्षय के रूप में मानते हैं। क्रैकिंग प्रतिक्रिया निम्नानुसार लिखी जा सकती है: SpNgp + 2 - CnH2n + Hg
यह सिद्धांत बर्क के सिद्धांत के पूर्व शास्त्रीय विचारों से मेल खाता है, जिसमें हाइड्रोकार्बन अणुओं के थर्मल अपघटन के दौरान कोई मध्यवर्ती अस्थिर यौगिक नहीं बनता है। बर्क के अनुसार, पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन के ऊष्मीय परिवर्तन में प्राथमिक कार्य एक कार्बन परमाणु में दो संयोजकता इलेक्ट्रॉनों का संचय है। कार्बन परमाणु, जिसे एक ऋणात्मक आवेश प्राप्त हुआ है, पड़ोसी कार्बन परमाणु से एक हाइड्रोजन परमाणु को अपनी ओर खींचता है, जिसके बाद पैराफिन कार्बन अणु एक छोटे पैराफिन अणु और एक ओलेफिन अणु में विघटित हो जाता है।
CnH2n+2 CmH2m + СрН2р+2, कहा पे m+p= n पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन के क्रैकिंग की दर स्थिरांक परमाणुओं की संख्या पर निर्भरता Breck निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त करता है: -E k = (n-2)xueRT (1 ) जहां n पैराफिनिक कार्बन के कार्बन परमाणुओं की संख्या है v वह मान है जो सभी पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन के लिए स्थिर है; E सक्रियण ऊर्जा का मान है, जिसे बर्क 65,000 cal/mol लेता है। बर्क सूत्र अच्छी तरह से पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन (डीकेन से शुरू) के क्रैकिंग के कैनेटीक्स का वर्णन करता है, जिसके लिए कार्बन परमाणुओं की संख्या से स्थिर क्रैकिंग दर में परिवर्तन एक रैखिक कार्य है। ब्रेक के सिद्धांत के अनुसार, सभी सी-सी बांड समतुल्य हैं। इसलिए, कैसल व्यक्तिगत सीसी बांड के असमान मूल्य की बात करते हुए बर्क के सिद्धांत में सुधार करता है। इसके अलावा, कैसल इसे संभावित मानता है, सीसी बांड को तोड़ने के अलावा, 1:4 स्थिति में हाइड्रोजन परमाणुओं का उन्मूलन 2:3 स्थिति में सी-सी बांड के एक साथ टूटने के साथ, उदाहरण के लिए, CH3-CH2-CH2 -CH3 - 2 CH2 = CH2 + H2
बर्क-कैसल सिद्धांत अधिकांश पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन के क्रैकिंग उत्पादों की संरचना की व्याख्या नहीं कर सकता है। विशेष रूप से, यह सिद्धांत क्रैकिंग पर दबाव के प्रभाव की व्याख्या नहीं कर सकता है। हालांकि, इस संभावना से इंकार नहीं किया जाता है कि पैराफिन क्रैकिंग प्रतिक्रिया वास्तव में दोनों तंत्रों (आणविक और श्रृंखला) द्वारा आगे बढ़ती है। इस मामले में, पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन के क्रैकिंग उत्पादों की संरचना अलग-अलग दो सिद्धांतों (आणविक या श्रृंखला) में से किसी एक के अनुरूप नहीं हो सकती है। हालांकि, कार्बन परमाणुओं की संख्या पर क्रैकिंग दर की रैखिक निर्भरता के बारे में बर्क के सिद्धांत की भविष्यवाणी की पुष्टि इस सिद्धांत (1) की ओर ध्यान आकर्षित करती है।
सिद्धांतों के दूसरे समूह के अनुसार, पैराफिन हाइड्रोकार्बन क्रैकिंग के प्राथमिक चरण में एक अल्केन का दो मुक्त कणों में अपघटन होता है, जो प्रतिक्रिया श्रृंखलाओं को जन्म देता है। मुक्त कणों के सिद्धांत को बार-बार व्यक्त किया गया है, लेकिन इसे राइस एट अल के कार्यों में सबसे पूर्ण सैद्धांतिक और प्रायोगिक विकास प्राप्त हुआ। राइस के सिद्धांत को पूरी तरह से समझने के लिए, बाध्यकारी ऊर्जा या ताप के मूल्यों को जानना आवश्यक है। हाइड्रोकार्बन में पाए जाने वाले विभिन्न बंधों का निर्माण। इसलिए, चावल के सिद्धांत पर विचार करने के लिए आगे बढ़ने से पहले, आइए हम विभिन्न बांडों के गठन की ऊष्मा के मूल्यों पर डेटा प्रस्तुत करते हैं।
पैनेट की तकनीक का उपयोग करते हुए, रेयत और सहकर्मियों ने दिखाया कि लगभग सभी कार्बनिक यौगिकों के अपघटन में मुक्त कणों का पता लगाया जा सकता है। हालांकि, मुक्त कणों की परिभाषा मात्रात्मक नहीं, बल्कि गुणात्मक थी। यहाँ से, केवल यह निष्कर्ष निकला कि पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन का कुछ हिस्सा मुक्त कणों के निर्माण के साथ अपने प्रयोगों में विघटित हो गया। रेयत ने मुक्त कणों के मध्यवर्ती गठन के बिना, इंट्रामोल्युलर पुनर्व्यवस्था के परिणामस्वरूप पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन के दो छोटे अणुओं में प्रत्यक्ष अपघटन की समानांतर प्रतिक्रिया की संभावना को ध्यान में रखा। विशेष रूप से, सामान्य ब्यूटेन के लिए, न्यूहौस और मारेक के काम के आधार पर, रेयेट का मानना था कि, श्रृंखला प्रतिक्रिया के समानांतर, आणविक हाइड्रोजन के प्रत्यक्ष उन्मूलन के साथ एक प्रतिक्रिया होती है।
एल्यूमीनियम ऑक्साइड के भौतिक और रासायनिक गुण
एयरगेल प्रकार की नैनोसंरचित सामग्री वर्तमान में रेडियो इंजीनियरिंग उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, हालांकि, उनके उत्प्रेरक गुणों का व्यावहारिक रूप से अध्ययन नहीं किया जाता है। यद्यपि उनकी संरचना हाइड्रोजनीकरण और डिहाइड्रोजनीकरण क्रैकिंग प्रक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में ऐसी प्रणालियों का उपयोग करने की संभावना का सुझाव देती है। कटैलिसीस में इस तरह के सिस्टम का उपयोग करने की संभावना का अध्ययन करने के लिए, हमने नम हवा के साथ एक एल्यूमीनियम प्लेट को ऑक्सीकरण करके, भौतिक रसायन विज्ञान संस्थान, रूसी विज्ञान अकादमी में डिज़ाइन किए गए एक विशेष स्थापना में एक नैनोफिब्रस एल्यूमीनियम ऑक्साइड एयरजेल को संश्लेषित किया - एक विधि पर आधारित जीन-लुई विग्ने का काम।
99.999% शुद्धता की आयताकार एल्यूमीनियम प्लेट, आकार 100x100x1 मिमी, ब्रांड A5N, जिसकी सतह पर कोई दरार, विकृति और विदेशी समावेशन नहीं हैं, को प्रारंभिक सामग्री के रूप में लिया गया था। प्लेटों की रासायनिक संरचना तालिका 7 में दी गई है।
टिन 0.500 जब पैकेज को हटा दिया जाता है, तो ऑक्साइड फिल्म के गठन के साथ एल्यूमीनियम प्लेट जल्दी से हवा में ऑक्सीकरण करती है। इसलिए, संश्लेषण शुरू करने से पहले, निम्नलिखित प्रक्रिया (चित्रा 7) के अनुसार एल्यूमीनियम प्लेट का पूर्व-उपचार करना आवश्यक है।
एल्यूमीनियम प्लेट के एक तरफ, निष्क्रिय ऑक्साइड परत को रासायनिक रूप से हटा दिया जाता है। ऐसा करने के लिए, प्लेट को शराब के साथ इलाज किया जाता है और 7 मिनट के लिए सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधान में 2 mol / l की एकाग्रता के साथ रखा जाता है। एक एल्यूमीनियम प्लेट की सतह पर पारा की एक परत लगाने के लिए, एक अमलगम के गठन के बाद, प्लेट को Hg नमक के घोल में रखा जाता है, जिसमें सिल्वर आयन Ag होता है। एक द्विसंयोजक पारा नमक समाधान में चांदी के आयनों की उपस्थिति परिणामी एयरजेल की वृद्धि दर और सूक्ष्म संरचना को बदल देती है, और व्यक्तिगत एल्यूमीनियम ऑक्साइड फाइबर (चित्रा 8) के बजाय नैनोफिब्रस मोनोलिथिक एल्यूमीनियम ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड प्राप्त करना संभव बनाता है। फिर नमूनों को आसुत जल से धोया गया और सुखाया गया। नैनोफाइबर एल्यूमिना एयरजेल की वृद्धि 298 K के तापमान पर और 1 सेमी-घंटे की औसत दर से 70% आर्द्रता पर होती है (चित्र 9)
इस प्रकार, जीन-लुई विग्ने तकनीक और रूसी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और ऊर्जा संस्थान में डिज़ाइन किए गए सेटअप का उपयोग करके, हमने नैनोफिब्रस एल्यूमीनियम ऑक्साइड एयरजेल के नमूने प्राप्त किए जो पहले उत्प्रेरक के रूप में उपयोग नहीं किए गए थे।
इस तथ्य के बावजूद कि चांदी के आयनों के साथ पारा अमलगम का उपयोग संश्लेषण में किया गया था, और एल्यूमीनियम में ही धातु नैनोइम्पुरिटी (तालिका 7) शामिल थी, जिसके परिणामस्वरूप नैनोफिब्रस एल्यूमिना में कोई अशुद्धता नहीं थी (चित्र 11) और रासायनिक संरचना AI20sx4HgO थी। यह एयरजेल 5-6 एनएम (चित्र 10) के व्यास के साथ नैनोथ्रेड्स का एक इंटरविविंग था। सामग्री में 0.004 ग्राम / सेमी की कम घनत्व और एक बहुत ही विकसित विशिष्ट सतह थी, जो लगभग 300 मीटर / ग्राम थी। किओ
100 एनएम के संकल्प के साथ टीईएम की इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म छवि अध्ययन किए गए नमूनों की इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म छवियां एक इलेक्ट्रॉन संचरण माइक्रोस्कोप जेईएम 2100, 200 केवी, जेईओएल (जापान) का उपयोग करके प्राप्त की गई थीं। नमूना बिना किसी दिखावा के शराब से सिक्त एक सब्सट्रेट पर रखा गया था।
आयनों की उपस्थिति का निर्धारण करने के लिए जो संश्लेषण के परिणामस्वरूप इस एयरजेल में मौजूद हो सकते हैं, और विभिन्न तत्वों (तालिका 7) की नैनोइम्पुरिटी युक्त एल्यूमीनियम प्लेट से इस ऑक्साइड में जाने के लिए, हमने चतुर -31 का उपयोग करके मौलिक विश्लेषण किया। एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोमीटर। अनाकार संरचना के कारण, सर्वेक्षण निम्न माप मोड के साथ निर्वात में किया गया था: वोल्टेज - 50 केवी, वर्तमान 100 एमए, एक फिल्टर के बिना रिकॉर्डिंग समय 180 सेकंड (चित्रा 11)।
नैनोफिब्रस एल्युमिनियम ऑक्साइड एयरजेल के नमूने की गुणात्मक संरचना का स्पेक्ट्रम प्राप्त आंकड़ों से संकेत मिलता है कि नमूने में कोई विदेशी आयन नहीं हैं जो अध्ययन के तहत सामग्री के भौतिक रासायनिक गुणों को प्रभावित कर सकते हैं। आर्गन और रोडियम चोटियों की उपस्थिति डिवाइस की डिज़ाइन विशेषता द्वारा निर्धारित की जाती है, अर्थात् रोडियम ट्यूब और आर्गन को इसमें पंप किया जाता है।
उत्प्रेरक के रूप में प्राप्त नैनोफाइबर एयरजेल का उपयोग उच्च तापमान पर इसकी स्थिरता का तात्पर्य है।
थर्मोग्राफिक विश्लेषण डेटा (परिशिष्ट चित्र 1) इंगित करता है कि 298 K से 1473 K तक के तापमान रेंज में, नैनोफिब्रस एल्यूमिना एयरजेल में चरण संक्रमण नहीं होता है और यह 1473 K तक स्थिर होता है। 373 के तापमान रेंज में मामूली चोटियों की उपस्थिति -400 K एक हानियुक्त जल को इंगित करता है, और 1073 K से ऊपर संरचनात्मक रूप से बाध्य पानी की एक छोटी मात्रा को इंगित करता है।
नमूनों की संरचना का एक्स-रे चरण विश्लेषण एक उच्च-सटीक आधुनिक पैनालिटिकल एम्पायरियन एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर (नलखो टेक्नो एसए द्वारा निर्मित) का उपयोग मोनोक्रोमैटिक क्यूकेए विकिरण और प्रतिबिंब ज्यामिति के साथ किया गया था।
हमारे परिणामों के आधार पर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि संश्लेषित नैनोफिब्रस एल्यूमिना एक अत्यधिक शुद्ध अनाकार सामग्री है जिसमें 6 एनएम व्यास के यादृच्छिक फाइबर होते हैं और इसमें बेहद कम घनत्व, विकसित विशिष्ट सतह क्षेत्र और उच्च तापीय स्थिरता होती है। 2.1.3. एल्यूमीनियम ऑक्साइड (TIO2/AI2O3, SiO2/Al2O3) पर आधारित नैनोफिब्रस एरोगल्स का संश्लेषण
जैसा कि साहित्य समीक्षा में उल्लेख किया गया है, मिश्रित सामग्री, जो ऑक्साइड का मिश्रण है, प्रोपेन क्रैकिंग प्रतिक्रिया में उत्प्रेरक रूप से सक्रिय हैं। इस क्षेत्र में सबसे आम टाइटेनियम और सिलिकॉन ऑक्साइड हैं। इसलिए, एयरगेल प्रकार की उत्प्रेरक रूप से सक्रिय मिश्रित सामग्री प्राप्त करना दिलचस्प लग रहा था, जिसमें पैरामीटर प्राप्त नैनोफिब्रस एल्यूमिना एयरजेल से कम नहीं थे।
एल्यूमिना पर आधारित नैनोफिब्रस एरोगल्स की रासायनिक संरचना और संरचना के लक्षण
नमूनों का कुल विशिष्ट सतह क्षेत्र मापा सोखना इज़ोटेर्म से बीईटी विधि द्वारा निर्धारित किया गया था। मेसोपोर सतह की गणना तुलनात्मक एमपी विधि और तुलनात्मक टी-प्लॉट विधि का उपयोग करके की गई थी। नमूने मेसोपोरस adsorbents के हैं, जिनमें थोड़ी मात्रा में माइक्रोप्रोर्स भी होते हैं। एमपी तुलना प्लॉट के प्रारंभिक खंड के ढलान से, कुल विशिष्ट सतह क्षेत्र निर्धारित किया गया था, और पॉलीमोलेक्यूलर सोखना क्षेत्र में तुलना प्लॉट से, मेसोपोर सतह को एमपी विधि द्वारा निर्धारित किया गया था। टी-प्लॉट विधि द्वारा माइक्रोप्रोर्स और मेसोपोर्स के आयतन और सतह क्षेत्र का अनुपात भी निर्धारित किया गया था (तालिका 23)।
अध्ययन किए गए नमूनों के लिए, मेसोपोर्स का क्षेत्र सबसे बड़ी रुचि का है। चित्र 42 केशिका संघनन के क्षेत्र में इज़ोटेर्म की विशोषण शाखाओं के लिए वी.एस. विधि द्वारा परिकलित ताकना आकार वितरण वक्रों को दर्शाता है।
20-30 एनएम के ताकना आकार की सीमा में, ताकना आकार के वितरण का विशोषण वक्र दोनों नमूनों के लिए एक शिखर प्रदर्शित करता है, जो एक सजातीय मेसोपोरस संरचना को इंगित करता है; एक ही आकार के बड़ी संख्या में छिद्रों की उपस्थिति। हाइड्रोजन के साथ सक्रियण तापमान में वृद्धि के साथ, वितरण वक्रों पर मैक्सिमा संकीर्ण छिद्रों के क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाता है, और चोटियां भी तेज हो जाती हैं (चित्र 42)। अधिकतम छिद्र व्यास वितरण 40 एनएम (वक्र 1) के क्षेत्र में 1155 K के तापमान के लिए 1000 K और 25 एनएम (वक्र 3) के तापमान के लिए निहित है, जो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी डेटा (आंकड़े 36, 37) के साथ अच्छे समझौते में है। ) इस मामले में, नमूनों में माइक्रोप्रोर्स भी होते हैं, जो जाहिरा तौर पर, बाइंडले में पैक ट्यूबों के बीच अंतराल का प्रतिनिधित्व करते हैं।
यह ज्ञात है कि जब एक अक्रिय गैस प्रवाह में गर्म किया जाता है, तो एक नैनोफिब्रस एल्यूमिना एयरजेल का विशिष्ट सतह क्षेत्र कम हो जाता है, जिसे एल्यूमीनियम ऑक्साइड नैनोवायरों के मोटे होने से समझाया जाता है, और हाइड्रोजन के साथ सक्रियण विशिष्ट सतह क्षेत्र की स्थिरता की ओर जाता है। अध्ययन किए गए नमूनों की BBET। इस मामले में, 5 एनएम के व्यास वाले तंतुओं को सर्पिल में घुमाया जाता है और लगभग 30 एनएम के व्यास के साथ ट्यूब बनाते हैं। अक्रिय गैस प्रवाह में उच्च तापमान उपचार और हाइड्रोजन प्रवाह में उपचार की तुलना करते हुए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हाइड्रोजन के मामले में, हाइड्रोजन उपचार तापमान 1000 K से 165 mg पर पहले विशिष्ट सतह क्षेत्र में मामूली कमी होती है। ", और फिर यह लगभग प्रारंभिक मूल्य (तालिका चौदह) तक बढ़ना शुरू हो जाता है।
साथ ही, नाइट्रोजन प्रवाह में उपचार से तापमान में 800 K तक की वृद्धि के साथ अनाकार एयरजेल नमूनों के विशिष्ट सतह क्षेत्र में दो गुना कमी आती है। तापमान में 1400 K तक की और वृद्धि से नमूनों की सिंटरिंग हुई और विशिष्ट सतह क्षेत्र घटकर 1-2 m/g हो गया। इस प्रकार, एक अक्रिय गैस और हाइड्रोजन में नैनोफिब्रस एल्यूमिना को गर्म करने से विभिन्न संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं।
यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि 5 एनएम के व्यास के साथ नैनोक्रिस्टलाइन एल्यूमिना फिलामेंट्स से लुढ़कने वाली ट्यूबों की विशिष्ट सतह की ज्यामितीय गणना, जो कि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी डेटा के अनुसार, लगभग 30 एनएम का व्यास है, प्राप्त किए गए मूल्यों के करीब है। प्रयोगात्मक रूप से (तालिका 14)। हाइड्रोजन सक्रियण द्वारा प्राप्त नमूनों की झरझरा संरचना के अध्ययन से संकेत मिलता है कि यह ट्यूब हैं जो हाइड्रोजन सक्रियण के दौरान एल्यूमीनियम ऑक्साइड नैनोवायर से प्राप्त होती हैं। और जब एक अक्रिय गैस में गरम किया जाता है, तो नैनोफाइबर नैनोरोड्स में गाढ़े हो जाते हैं। तालिका 14 - 1-300 के तापमान पर नैनोफिब्रस एल्यूमिना के अध्ययन किए गए नमूनों की झरझरा संरचना के पैरामीटर; 2- 1000 के; 3 1050 के: 4 - 1150 के। छिद्र आकार वितरण वक्र, साथ ही नैनोफिब्रस एल्यूमिना के मामले में, सक्रियण तापमान में वृद्धि के साथ संकीर्ण छिद्रों की ओर एक बदलाव की विशेषता है।
हम टाइटेनियम आइसोप्रोपॉक्साइड पोर्स (तालिका 15) के साथ इलाज किए गए नैनोफाइब्रोस एल्यूमिना के नमूनों के लिए माइक्रोप्रोर्स की अनुपस्थिति की ओर ध्यान आकर्षित करना चाहते हैं। हाइड्रोजन वातावरण और हवा दोनों में गर्मी उपचार के अधीन (चित्र 45)।
एयरजेल उत्प्रेरकों की झरझरा संरचना का मूल्यांकन करने और प्राथमिक सोखना केंद्रों (पीएसी) की संख्या निर्धारित करने के लिए, वर्तापेटियन आर.एस. द्वारा प्रस्तावित जल वाष्प सोखना इज़ोटेर्म का अध्ययन करने के लिए एक तुलनात्मक विधि का उपयोग किया गया था। और वोलोशचुक ए.एम. तुलनात्मक ग्राफ के एब्सिस्सा अक्ष पर, ग्रेफाइटाइज्ड कालिख की सतह पर सोखना mmol/g की इकाइयों में प्लॉट किया जाता है, और कोऑर्डिनेट अक्ष के साथ, समान सापेक्ष दबावों पर अध्ययन के तहत adsorbent पर सोखना mmol/g का मान। तुलनात्मक ग्राफ मूल से निकलने वाली सीधी रेखाएं हैं, पीएसी की संख्या तुलनात्मक ग्राफ (चित्रा 46) के प्रारंभिक वर्गों के ढलान के स्पर्शरेखा से निर्धारित होती है।
प्रोपेन क्रैकिंग रिएक्शन में विभिन्न उत्प्रेरकों की उत्प्रेरक गतिविधि और चयनात्मकता
प्रोपेन के उत्प्रेरक रूपांतरण की गणना (तालिका 22) दर स्थिरांक इसके तापीय अपघटन के दर स्थिरांक से अधिक परिमाण का एक क्रम है
प्रोपेन क्रैकिंग में कम गतिविधि प्रदर्शित करने वाले उत्प्रेरकों के लिए, सक्रियण ऊर्जा पूरे अध्ययन किए गए तापमान रेंज पर स्थिर रहती है, जो इंगित करता है कि प्रक्रिया कार्बाइन तंत्र के अनुसार आगे बढ़ती है और प्रतिक्रिया, यहां तक कि उच्च तापमान पर भी, गैस चरण में नहीं जाती है।
प्रोपेन के थर्मल अपघटन को उच्च तापमान पर भारी हाइड्रोकार्बन (चित्रा 49) के गठन की विशेषता है, इसके बाद रालीकरण होता है, जो प्रोपेन के एथिलीन और प्रोपलीन में रूपांतरण की डिग्री को काफी कम कर देता है।
यह पाया गया कि नैनोफिब्रस एल्यूमिना केवल सक्रिय रूप (उत्प्रेरक 2) में सक्रिय है, जबकि टाइटेनियम युक्त और सिलिकॉन युक्त नमूने (उत्प्रेरक 3-6) एक और दूसरे रूप में सक्रिय हैं (चित्र 51)। 750-850 K (आंकड़े 51, 52) के तापमान रेंज में उत्प्रेरक 2 ने एथिलीन के निर्माण के संबंध में उच्च गतिविधि और चयनात्मकता दिखाई, और एथिलीन के लिए चयनात्मकता 730 K के तापमान पर अधिकतम 63% के बराबर पहुंच जाती है। में उत्प्रेरक 3, 5 के मामले में, चयनात्मकता में परिवर्तन होता है। नमूना 3 के लिए, प्रोपलीन चयनात्मकता 973 K पर अधिकतम 60% तक पहुँच जाती है, और नमूना 4 के लिए यह 873 K (चित्र 52) पर 66% तक बढ़ जाती है। उत्प्रेरक 5 के लिए, कम तापमान पर, एथिलीन की चयनात्मकता 100% तक पहुंच जाती है, और 823 K के बाद, एथिलीन से प्रोपलीन में चयनात्मकता बदल जाती है, जो 923 K पर अधिकतम 64% तक पहुंच जाती है। तापमान में 1000 K तक की वृद्धि के साथ 40% है। (चित्र 52)। इसी समय, बढ़ते तापमान के साथ प्रोपलीन की चयनात्मकता बढ़ गई, और ओलेफिन के लिए कुल चयनात्मकता 60% थी।
वायुमंडलीय दबाव पर प्रोपेन क्रैकिंग की प्रतिक्रिया के लिए सभी अध्ययन किए गए उत्प्रेरकों के लिए उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के मामले में एथिलीन और प्रोपलीन में रूपांतरण की अधिकतम डिग्री थर्मल क्रैकिंग की तुलना में कम तापमान के क्षेत्र में होती है और प्लैटिनम उत्प्रेरक (चित्रा 52) के साथ तुलना की जाती है। , जो रूपांतरण के उच्च स्तर पर रेजिनिफिकेशन से बचना संभव बनाता है। इस प्रकार, एथिलीन और प्रोपलीन में रूपांतरण की अधिकतम डिग्री और ओलेफिन के लिए अधिकतम चयनात्मकता थर्मल क्रैकिंग की तुलना में कम तापमान के क्षेत्र में होती है।
औद्योगिक प्लैटिनम उत्प्रेरक की तुलना में, जिसमें एथिलीन की उपज लगभग रैखिक होती है, इस तापमान सीमा में चयनात्मकता भी एक रैखिक-स्थिर निर्भरता का प्रतिनिधित्व करती है, जो लगभग 35% है। जबकि एल्यूमिना पर आधारित नैनोफाइबर एयरजेल उत्प्रेरक में एथिलीन या प्रोपलीन के लिए इस तापमान सीमा में 50% से अधिक की अधिकतम सीमा होती है। इसी समय, उच्च तापमान पर, ओलेफिन के लिए कुल चयनात्मकता 60% से अधिक है
प्राप्त परिणामों के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि नैनोक्रिस्टलाइन एल्यूमिना पर आधारित उत्प्रेरक प्रणालियों की एक उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और अद्वितीय चयनात्मकता है जिसमें उनकी संरचना में एक धातु चरण शामिल नहीं है। पहली बार, नैनोफिब्रस एयरजेल उत्प्रेरक की उत्प्रेरक गतिविधि की तुलना प्रकृति में समान और विशिष्ट सतह क्षेत्र में समान उत्प्रेरक के साथ की गई थी। पहली बार, एल्यूमिना पर आधारित अनाकार नैनोफाइबर उत्प्रेरकों के बीच उत्प्रेरक गतिविधि और ओलेफिन चयनात्मकता में अंतर और बाइंडले में स्टैक्ड एल्यूमिना पर आधारित नैनोक्रिस्टलाइन उत्प्रेरक को दिखाया गया है। परिणामी उत्प्रेरक प्रणालियों के लिए, वायुमंडलीय दबाव पर प्रोपेन रूपांतरण के लिए इष्टतम प्रतिक्रिया तापमान निर्धारित किया गया था।
कोकिंग प्रक्रिया उत्प्रेरक के लिए सबसे हानिकारक है, और क्रैकिंग उत्प्रेरक के स्थिर संचालन में कार्बराइजेशन प्रतिरोध एक प्रमुख कारक है।
हमने पाया कि उत्प्रेरक संख्या 2-6 की स्थिरता, जो कि एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित नैनोफाइबर एयरजेल उत्प्रेरक हैं, काफी अधिक है। 873 K तक के तापमान में प्रोपेन के कैटेलिटिक क्रैकिंग के दौरान इन उत्प्रेरकों के लिए, गतिविधि में बदलाव के बिना ऑपरेटिंग समय 400 h था, और तापमान रेंज में 873-1023 K - 150 h। हालाँकि, ऊपर के तापमान में वृद्धि 1123 K ने इस तथ्य को जन्म दिया कि पांच घंटे के भीतर उत्प्रेरक व्यावहारिक रूप से पूरी तरह से निष्क्रिय हो गए (चित्र 55)।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सक्रिय नमूनों के कार्बोनाइजेशन की प्रक्रिया कुछ धीमी है, और पुनर्जनन गैर-सक्रिय लोगों की तुलना में अधिक कुशल है (आंकड़े 56, 57)।
उत्प्रेरक सतह पर अधिशोषित प्रोपेन की मात्रा निर्धारित करने के लिए, तापमान क्रमादेशित विशोषण 373-673 K के तापमान रेंज में 20 K के एक चरण के साथ सेल के चरणबद्ध हीटिंग द्वारा किया गया था। फिर, हीटिंग बंद कर दिया गया था और एक कैलिब्रेटेड का उपयोग कर रहा था PMT-2 सेंसर, किसी दिए गए तापमान पर प्रोपेन दबाव में परिवर्तन 5 मिनट के दौरान स्थिर स्थिति स्थापित होने तक दर्ज किया गया था। इसके बाद, तापमान को फिर से एक नए मान तक बढ़ा दिया गया, दबाव निर्धारित किया गया, जो उस हीटिंग के दौरान बढ़ गया, और फिर सेल को 1-1.5 मिनट के लिए खाली कर दिया गया और गतिज प्रयोग को एक नए तापमान पर दोहराया गया। दस तापमान पर desorption दर मापा गया था। प्रयोग 673 K के तापमान तक किया गया, जिस पर गैस का विकास पूरी तरह से बंद हो गया। प्रत्येक ताप पर अवशोषित अणुओं की संख्या संबंध से ज्ञात हुई
उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाइयों में प्राप्त प्रोपेन-प्रोपलीन अंश आंशिक रूप से अल्काइल गैसोलीन के उत्पादन के लिए अल्काइलेशन प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। प्रोपलीन के साथ आइसोब्यूटेन का क्षारीकरण और प्रोपलीन से डाइमिथाइलपेंटेन का उत्पादन लक्ष्य क्रैकिंग उत्पाद के रूप में एल्काइल गैसोलीन के उत्पादन को बढ़ाने के लिए किया जाता है। इसी समय, प्रोपेन-प्रोपलीन अंश का उपयोग करके प्राप्त अल्काइल गैसोलीन की गुणवत्ता ब्यूटिलीन कच्चे माल से प्राप्त अल्काइल गैसोलीन की गुणवत्ता में निम्न है।
उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाइयों में प्रोपलीन की उपज निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:
रिएक्टर प्रकार
- कच्चे माल का प्रकार
- उत्प्रेरक का प्रकार
- क्षमता उपयोग स्तर
- गैस तेल उत्पादन मात्रा
- अन्य ईंधन उत्पादन प्रक्रियाओं (एल्काइलेशन) में प्रोपलीन के उपयोग की मात्रा।
प्रोपलीन की उच्चतम पैदावार कैटेलिटिक क्रैकिंग के एक नए प्रकार - डीप कैटेलिटिक क्रैकिंग (16% तक) द्वारा उत्पादित की जाती है।
प्रोपेन डिहाइड्रोजनीकरण।
पहले मुख्य रूप से आइसोब्यूटेन से आइसोब्यूटिलीन प्राप्त करने के लिए डिहाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया को अंजाम दिया गया था। प्रोपलीन के उत्पादन के लिए एक औद्योगिक विधि के रूप में प्रोपेन डिहाइड्रोजनीकरण का उपयोग 1990 से किया जा रहा है। डिहाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में व्यावहारिक रूप से कोई उप-उत्पाद नहीं होते हैं।
इस तकनीक के अनुसार, प्रोपेन (और कोक गठन को कम करने के लिए हाइड्रोजन की एक छोटी मात्रा) को वायुमंडलीय दबाव पर 510-700 के तापमान पर एक निश्चित या गतिशील उत्प्रेरक बिस्तर के साथ एक रिएक्टर में खिलाया जाता है। उत्प्रेरक 20% क्रोमियम युक्त सक्रिय एल्यूमिना पर समर्थित प्लैटिनम है। किसी भी रिएक्टर डिजाइन के साथ, इसकी गतिविधि को बनाए रखने के लिए उत्प्रेरक का निरंतर पुनर्जनन आवश्यक है।
रिएक्टर से निकलने वाला प्रवाह मानक पृथक्करण कॉलम में प्रवेश करता है। अप्राप्य प्रोपेन और कुछ हाइड्रोजन को ताजा फ़ीड के साथ मिश्रित करके प्रक्रिया में वापस कर दिया जाता है। शेष उत्पाद में लगभग 85% प्रोपलीन, 4% हाइड्रोजन, और दोनों हल्के और भारी ऑफ-गैस होते हैं।
इस तकनीक का उपयोग उचित है जब प्रोपलीन की मांग अधिक हो, एथिलीन की मांग से अधिक हो। उप-उत्पादों की अनुपस्थिति उनके कार्यान्वयन के लिए अतिरिक्त प्रयास समाप्त कर देती है। प्रोपेन डिहाइड्रोजनीकरण द्वारा प्रोपलीन के उत्पादन के लिए प्रमुख बिंदुओं में से एक प्रोपलीन और प्रोपेन की कीमतों में अंतर है। यदि अंतर अपर्याप्त है, तो यह पता चल सकता है कि उत्पादित प्रोपलीन की कीमत बाजार दरों से अधिक होगी। हालाँकि, यह नहीं कहा जा सकता है कि डिहाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया का उपयोग केवल तभी किया जाता है जब पर्याप्त रूप से सस्ते प्रोपेन का स्रोत हो। वास्तव में, अधिकांश प्रोपेन डिहाइड्रोजनीकरण संयंत्र उन जगहों पर स्थित होते हैं जहां प्रोपलीन की विशेष आवश्यकता होती है, न कि जहां सस्ता प्रोपेन उपलब्ध होता है। जबकि अधिकांश प्रोपलीन का उत्पादन पेट्रोलियम और उसके उत्पादों को परिष्कृत करके किया जाता है, प्रोपेन से प्रोपलीन का उत्पादन एक फीडस्टॉक की अनुमति देता है जो सीधे तेल की कीमत से जुड़ा नहीं होता है। वैकल्पिक विकल्पों की तुलना में डिहाइड्रोजनीकरण संयंत्र का निर्माण अपेक्षाकृत कम खर्चीला है, उत्पादन में समान मात्रा में प्रोपलीन का उत्पादन होता है।
ओलेफिन मेटाथिसिस।
लक्ष्य उत्पाद के रूप में प्रोपलीन प्राप्त करने का एक अन्य तरीका मेथेसिस है - एक रासायनिक प्रतिक्रिया जिसमें दो पदार्थ प्रवेश करते हैं, जबकि समूहों को दो नए यौगिकों के गठन के साथ बदल दिया जाता है। इस मामले में, एथिलीन और आइसोमेरिक ब्यूटेन का मिश्रण प्रोपलीन और ब्यूटेन -1 बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है।
प्रौद्योगिकी के अनुसार, आइसोमेरिक ब्यूटेन और एथिलीन के मिश्रण को रिएक्टर के निचले हिस्से में डाला जाता है। निलंबन के रूप में एक मेटाथिसिस उत्प्रेरक और ब्यूटेन -1 से ब्यूटेन -2 के आइसोमेराइजेशन के लिए उत्प्रेरक को रिएक्टर के ऊपरी भाग में पेश किया जाता है। रिएक्टर के ऊपर उठना, एथिलीन और ब्यूटेन -2 प्रोपेन के निर्माण के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। जैसे ही ब्यूटेन-2 का सेवन किया जाता है, ब्यूटेन-1 के आइसोमेराइजेशन के कारण इसकी मात्रा लगातार भर जाती है।
रिएक्टर के प्रवाह को अंशांकित किया जाता है, जिससे शुद्ध प्रोपलीन को एथिलीन और ब्यूटेन से अलग किया जाता है। बाद वाले को प्रक्रिया में वापस कर दिया जाता है। प्रोपलीन चयनात्मकता 98% से ऊपर है, व्यावहारिक रूप से कोई अवांछनीय उप-उत्पाद नहीं हैं।
