Разработка и исследование марганецалюмокальциевых катализаторов для процессов дожигания органических примесей в выбросных газах

• Автор: Трошина, Вера Александровна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с.

1. Литературный обзор
1.1. Каталитическое дожигание органических примесей
в выбросных газах
1.1.1. Основные закономерности процесса глубокого окисления органических веществ на поверхности твердых катализаторов и основные принципы
подбора контактов
1.1.1.1. Основные закономерности процесса
1.1.1.2. Реакционная способность органических веществ
в реакциях глубокого окисления
1.1.1.3. Основные принципы подбора катализаторов
1.1.2. Основные каталитические методы дожигания
1.2. Катализаторы глубокого окисления органических примесей
в выбросных газах
1.2.1. Катализаторы на основе благородных металлов
1.2.2. Катализаторы на основе соединений переходных металлов
1.2.2.1. Марганецсодержащие контакты
1.2.2.1.1. Катализаторы на основе системы МпОх - А120з
1.2.2.1.2. Катализаторы на основе системы
МпОх - алюминаты кальция 3
1.2.3. Цементсодержащие катализаторы
1.3. Постановка задачи исследования
2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Определение химического состава
2.2.1.1. Методика определения марганца в катализаторах
2.2.1.2. Методика определения алюминия и кальция
в катализаторах
2.2.1.2.1. Определение алюминия
2.2.1.2.2. Определение кальция
2.2.2. Рентгенографический анализ
2.2.3. ИК-спектроскопия
2.2.4. Комплексный термический анализ
2.2.5. Текстура катализаторов
2.2.5.1. Удельная поверхность
2.2.5.2. Удельная наружная поверхность
2.2.5.3. Общая пористость и распределение пор
по эффективным радиусам
2.2.6. Измерение механической прочности
2.2.6.1. Механическая прочность таблетированных контактов
2.2.6.2. Механическая прочность формованных контактов
2.2.7. Насыпная плотность
2.2.8. Термопрограммируемое восстановление
2.2.9. Схема установки по исследованию каталитической активности катализаторов в процессе очистки газов от примесей бензола
2.2.10.Схема установки по исследованию каталитической активности катализаторов в процессе очистки газов от примесей метана
3. Исследование фазовых превращений в процессе формирования активного компонента в марганецалюмокальциевой каталитической системе
3.1. Взаимодействие гидроксокарбоната марганца с
алюминатами кальция в водной среде
3.2. Фазовые превращения на стадии термообработки
4. Марганецалюмокальциевые катализаторы,
приготовленные «химическим смешением» в воде
4.1. Влияние условий приготовления на формирование
активной фазы катализаторов
4.2. Механическая прочность катализаторов
4.3. Текстура катализаторов
4.4. Влияние условий приготовления на
каталитические свойства образцов
5. Марганецалюмокальциевые катализаторы, полученные
методом «гидротермального синтеза»
5.1. Изучение влияния условий приготовления на
формирование активной фазы катализаторов
5.1.4. Стадия воздушно-влажной обработки
5.1.5. Стадия гидротермальной обработки
5.1.6. Влияние предварительной воздушно-влажной обработки
на формирование катализаторов
5.2. Влияние фазовых превращений на прочностные свойства
гранул марганецалюмокальциевых катализаторов
5.3. Текстура катализаторов
5.4. Влияние условий приготовления на каталитические свойства образцов

6. Сравнение катализаторов, приготовленных способами
«химического смешения» и гидротермального синтеза
6.1. Глубина химических превращений,
достигаемая в процессе формирования
6.2. Текстура катализаторов
6.3. Механическая прочность катализаторов
6.4. Каталитические свойства
6.5. Оптимальный состав и способ получения катализаторов
7. Принципиальная схема приготовления марганецачюмокальциевых катализаторов для процессов дожигания
8. Изучение активности катализаторов в реакциях глубокого
окисления органических веществ
8.1. Влияние температуры, объемной скорости и концентрации органического вещества на процесс глубокого окисления
бензола на марганецалюмокальциевых катализаторах
8.2. Сравнительная оценка активности различных
каталитических систем в реакции глубокого окисления бензола
8.3. Сравнительная оценка активности различных
каталитических систем в реакции глубокого окисления метана
8.4. Испытания марганеццементных катализаторов в различных
реакциях глубокого окисления органических веществ
Выводы
Литература

определение исходной концентрации паров органических веществ в воздушном потоке, поступающем на катализатор), когда смесь исходных реагентов необходимо направлять
'ч'
«минуя реактор».
Газовый поток после реактора направляется в склянку (8) с активированным углем для поглощения неокисленного бензола, далее на ротаметр (26) и выбрасывается в атмосферу.
Отбор проб на анализ осуществляется с помощью крана-дозатора (10).
Методика эксперимента по определению активности катализаторов заключалась в следующем. В реактор загружали катализатор; с помощью РРГ устанавливали необходимый расход газа через реактор. Катализатор прогревали в токе воздуха при 150°С.
Для определения исходной концентрации органического вещества в воздушном потоке шестиходовой кран (9) ставили в положение «минуя реактор» и с помощью крана-дозатора (10) отбирали газовые пробы в хроматограф. Хроматографические пики регистрировали потенциометром КСП-4 и интегратором И-02. После установления нужной концентрации кран (9) переключали в положение «на реактор». Выход на заданную температуру испытаний осуществляли в режиме ступенчатого подъема температуры, выдержка при каждой температуре составляла не менее 30 минут, количество параллельных опытов - 5.
По полученным данным строили графики зависимости степени превращения и остаточного содержания органического вещества от температуры процесса. В работах Борескова Г.К., Андерсона Р., Кипермана С.Л. и других исследователей [276,280,281] показано, что максимальная чувствительность при определении активности катализаторов достигается при средних степенях превращения. В связи с этим активность катализаторов оценивали по температуре достижения 50%-ной степени превращения органического вещества.
В данной работе в качестве тестовой была выбрана реакция глубокого окисления бензола. Бензол является одним из наиболее часто встречающихся компонентов газовых выбросов органических производств; он обладает высокой токсичностью, (2 класс опасности, ПДКраб0Чей тонь,=1мг/м3) и относительно трудно поддается окислению. Поэтому на данном этапе именно это вещество было выбрано для тестовой реакции испытания активности катализаторов в процессах дожигания. Успешные испытания контактов в глубоком окислении бензола дают основание полагать, что при работе с другими, более легко окисляемыми компонентами, катализаторы также будут показывать высокую активность.
В качестве стандартных условий испытаний были выбраны: концентрация бензола в воздушном потоке - 4-6г/м3, объемная скорость - 30000ч'1, расход газа через реактор - ЗОл/ч объем катализатора - 1см3, размер зерен - 0,315-0,630мм. Выбор условий проведения эксперимента осуществляли на основании анализа литературных данных о