Окислительная димеризация метана в С2-углеводороды в непрерывном и периодическом режимах на олово- и марганецсодержащих катализаторах

• Автор: Смирнов, Максим Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Условия проведения процесса окислительной димеризации метана
1.1.1. Окислительная димертация метана в периодическом режиме
1.1.2. Окислительная димеризация метана в непрерывном режиме
1.2. Катализаторы окислительной димеризации метана
1.2.1 Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов
1.2.2 Оксиды металлов III группы
1.2.3 Оксиды металлов IV и V групп
1.2.4 Оксиды переходных металлов
1.3. Общие закономерности подбора катализаторов окислительной димеризации метана
1.4. Влияние добавок различных газов на показатели процесса ОДМ
1.5. Механизм окислительной конденсации метана
1.5.1. Гетерогенно-гомогенный механизм реакции окисления метана
1.5.3 Активные центры и механизм активации метана
1.5.4. Восстановление и реокисление катализаторов
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика синтеза катализаторов
2.2. Методика экспериментов
2.2.1. Описание установок
2.2.2. Методика каталитического эксперимента
2.2.3. Методика эксперимента ТПО
2.2.4 Рентгенофазовый анализ катализаторов
2.2.5 Измерение удельной поверхности
ГЛАВА 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ОДМ ПРИ СОВМЕСТНОЙ ПОДАЧЕ МЕТАНА И КИСЛОРОДА (НЕПРЕРЫВНЫЙ ПРОЦЕСС)
3.1 Оловосодержащие катализаторы окислительной димеризации метана
3.1.1 Каталитические свойства промотированных станнатов щелочных металлов
3.1.2 Влияние высших углеводородов и сероводорода на процесс синтеза этилена
ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ОДМ ПРИ РАЗДЕЛЬНОЙ ПОДАЧЕ МЕТАНА И КИСЛОРОДА (ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС)
4.1. Мп-содержащие катализаторы ОДМ
4.1.1. Окислительные свойства Мп-содержащих катализаторов
4.2. Каталитические свойства Мп-содержащих систем
4.3. Процесс каталитического синтеза этилена в периодическом режиме ОДМ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Природный газ является одним из основных первичных энергоносителей и источников получения химического сырья. Это является главной причиной большого интереса ко всему комплексу вопросов, связанных с его ресурсами, добычей, транспортировкой и переработкой. Большинство возникающих при этом проблем обусловлено свойствами основного компонента природного газа - метана. Поэтому проблема использования природного газа - прежде всего проблема использования метана. Однако если в качестве энергетического ресурса природный газ уже получил широкое распространение [1], то его роль в производстве вторичных энергоносителей и химических продуктов значительно ниже. Высокая прочность связи С-Н в молекуле метана затрудняет его использование в технических процессах. Практически все реализованные в промышленном масштабе пути переработки природного газа в химические продукты основаны на сложном энерго- и капиталоемком процессе его предварительного превращения в синтез-газ, что является главным фактором, ограничивающим масштабы его использования. Перспективным способом переработки метана является процесс его прямой каталитической окислительной димеризации (ОДМ) в Сг-углеводороды - этан и этилен [2,3]:
2СН4 + О.бОг = СгНб + НгО С2Нб +0,502- С2Н4 + н20
Известны два способа проведения процесса:
- непрерывный - при совместной подаче на катализатор метана и окислителя,
периодический - за счет кислорода катализатора с регенерацией последнего кислородсодержащим газом.
Основные усилия исследователей, работающих в этой области, сосредоточились на непрерывном способе проведения реакции ОДМ и за десять лет, прошедших с момента открытия реакции ОДМ, проведены исследования, в результате которых найдены активные катализаторы, условия проведения процесса, выявлены факторы, определяющие активность катализаторов. При этом не существует общего представления о механизме взаимодействия метана и кислорода в присутствии оксидных катализаторов, которое позволило бы целенаправленно и научно обосно-

Схема установки ТПО
А - проточный каталитический блок В - блок подготовки и очистки газов С - блок задания и контроля температурных режимов Б - аналитический блок
1 - баллон с гелием, 2 - редуктор, 3 - печь очистки гелия от кислорода, 4 - колонка очистки, 5 - блок подготовки гелия, 6 - баллон с природным газом, 7 - блок подготовки метана, 8 - печь очистки метана от кислорода, 9 - реактор очистки метана от кислорода, 10 - блок тонкой очистки метана, 11 - баллон с гелий - кислородной смесью, 12 - блок подготовки гелий - кислородной смеси, 13 - кран управления подачей газов, 14-детектор ТПР, 15 - детектор катализа, 16-термостаты, 17-реактор, 18 - печь реактора, 19 - шестиходовой кран переключения режимов, 20 - шестиходовой кран с петле й для импульсной подачи метана
Рисунок 2.2.