Закономерности протекания избирательного окисления CO в присутствии водорода на оксидных Cu/CeO2 и нанесенных биметаллических Au-Cu катализаторах

• Автор: Потемкин, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Обзор литературы
1. Катализаторы и условия проведения избирательного окисления СО
в водородсодержащих смесях
2. Оксидные медно-цериевые катализаторы
2.1.Структура и каталитические свойства
2.2.Кинетика и представления о механизме реакции
3. Биметаллические Аи-Си катализаторы
4. Синтез биметаллических катализаторов с использованием двойных
комплексных солей
5. Возможности и перспективы применения микроканальных
реакторов для проведения каталитических процессов
6. Выводы из литературного обзора и задачи работы
Глава II. Экспериментальные методики
1. Каталитические эксперименты
1.1.Схема экспериментальной установки
1.2.Конструкция каталитических реакторов
1.2.1 Кварцевый реактор для исследований свойств
гранулированных катализаторов
1.2.2 Микроканальный реактор
1.2.3 Блок микроканальных реакторов
1.3.Анализ состава реакционной смеси и обработка результатов
2. Приготовление катализаторов
2.1.Оксидные Си/Се02 катализаторы
2.1.1 Фракция катализаторов
2.1.2 Каталитическая пленка, нанесенная в каналы
микрореактора
2.2.Нанесенные биметаллические Аи-Си катализаторы
3. Физико-химические методы исследования катализаторов
Глава ПІ. Избирательное окисление СО в присутствии Н2 в микроканальных реакторах и блоке микроканальных реакторов с Си/Се02 катализатором
1. Катализаторы, их физико-химические и каталитические
характеристики
2. Исследование работы микроканальных реакторов
2.1 .Влияние температуры и скорости потока реакционной смеси на протекание реакции
2.2.Сопоставление каталитических характеристик, полученных в микроканальном и кварцевом реакторах
2.3.0птимальные условия очистки водородсодержащей смеси от СО
2.4.Макрокинетическая модель избирательного окисления СО и кинетика реакций окисления СО и Н
2.5.Математическая модель избирательного окисления СО и результаты расчетов
2.6.Оптимальная толщина каталитического покрытия: оценка влияния внутренней диффузии на протекание реакций
3. Исследование работы блока микроканальных реакторов
3.1.Влияние температуры и скорости потока водородсодержащей смеси
3.2.0чистка водородсодержащего газа от СО в "автотермическом" режиме работы блока микрореакторов
3.3.Сопоставление характеристик микроканальных реакторов для глубокой очистки водородсодержащих смесей от СО
Глава IV. Избирательное окисление СО в присутствии водорода на
нанесенных биметаллических Аи-Си катализаторах
1. Особенности приготовления нанесенных биметаллических Аи-Си
катализаторов
2. Катализаторы и их физико-химические характеристики
3. Активность и селективность биметаллических Аи-Си
катализаторов: влияние температуры и природы носителя
4. Свойства биметаллического Аи-Си и монометаллических Аи-, Си-
катализаторов, нанесенных на Се
5. Сопоставление свойств биметаллических Аи-Си катализаторов в
избирательном окислении СО
Выводы
Список цитированной литературы
Благодарности

применения микроканальных реакторов для достаточно больших масштабов производства. Так, фирмой “Уе1осуз” создан и испытан прототип установки конверсии природного и/или попутных нефтяных газов в жидкие топлива по реакции Фишера-Тропша, состоящий из микрореакторов паровой конверсии газообразных углеводородов в синтез-газ и конверсии синтез-газа по реакции Фишера-Тропша в жидкое топливо [100, 101]. Оказалось, что применение микрореакторной технологии, по сравнению с традиционными реакторами, позволило значительно уменьшить объем установки (примерно в 10 раз), устранить температурные градиенты за счет сжигания топлива через стадию парциального окисления и растянутости зоны каталитического сжигания синтез-газа вдоль реактора, повысить энергоэффективность процесса и увеличить селективность получения целевых продуктов в реакции Фишера-Тропша. Пилотные испытания установки производительностью -1000 литров жидких углеводородов в день успешно проведены бразильской нефтяной компанией “РеРлЬгаБ”.
Как и для “классических” реакций селективного окисления, для реакции избирательного окисления СО в водородсодержащих смесях также важен точный контроль температуры для предупреждения возникновения локальных перегревов катализатора, так как это приводит к ускорению нежелательных побочных реакций и снижению глубины очистки от СО. Поэтому применение микроканальных реакторов весьма целесообразно для проведения реакции избирательного окисления СО в присутствии Н2, в силу их компактности и эффективного тепло- и массопереноса.
Эта точка зрения была подтверждена испытаниями микрореакторов с
каталитическими покрытиями различного состава: Р1/А1203, [27, 44, 97, 102],
Р1-Со/А1203 [97, 103], Pt-R.il/Al2O3 [97, 104], РНША1203 [97], Ки/А1203 [97],
ША1203 [105], Аи/Се02, Аи/а-Ре20з [106] и СиО/Се02 [45, 106]. В работах
[27, 44] были сопоставлены характеристики Р1/А1203 катализаторов при
проведении избирательного окисления СО в микрореакторах с пленками
Р1/А1203 катализаторов и в трубчатых кварцевых реакторах с гранулами