Особенности процесса взаимодействия реагирующих фаз системы "газ - катализатор" в реакции окисления диоксида серы на ванадиевых катализаторах

• Автор: Томишко, Мария Михайловна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 257 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
РЕАГИРУЮЩИХ ФАЗ В СИСТЕМЕ "ГАЗ-КАТАЛИЗАТОР"
1.1 Ванадиевые катализаторы и их особенности в реакции окисления диоксида серы
1.1.1 Состав и структура ванадиевых катализаторов
1.1.2 Агрегатное состояние и физико-химические свойства активного компонента ванадиевых сернокислотных катализаторов
1.1.3 Механизм окисления диоксида серы на ванадиевых катализаторах и роль соединений щелочных металлов
в исследуемом процессе
1.1.4 Особенности окисления диксида серы на ванадиевых катализаторах
1.2 Взаимодействие реагирующих фаз в системе "газ-катализатор. "
1.2.1 Воздействие реакционной среды на катализатор
1.2.2 Электрофизические явления на поверхности катализаторов, сопровождающие взаимодействие газовой и конденсированной фаз в каталитических реакциях
1.2.3 Электрофизические свойства газовой среды в зоне катализа, проявляющиеся при взаимодействии реагирующих фаз в условиях реакции
1.2.4 Влияние реакционной среды на взаимодействие каталитически активного вещества с носителем
1.3 Влияние характера взаимодействия реагирующих фаз системы газ-катализатор на технологические особенности процесса окисления диоксида серы на ванадиевых катализаторах
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВАНАДИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА И ЕГО АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА, СОПРОВОЖДАЮЩИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАЗОВОЙ И КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФАЗ В РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ

2.1 Изучение зависимости плотности активного компонента от температуры и химического состава
2.2 Изучение взаимодействия активного компонента ванадиево го сернокислотного катализатора с реакционной газовой средой методом ИК-спектроскопии
2.3 Изучение зависимости коэффициента поверхностного натяжения активного компонента ванадиевого катализатора от температуры, состава активного компонента и состава газовой среды
2.4 Перераспределение активного компонента по поверхности носителя под действием реакционной среды
2.5 Исследование влияния реакционной газовой среды на вязкость активного компонента
2.6 Изучение электропроводности активного компонента в условиях каталитического окисления диоксида серы
2.7 Влияние реакционной среды на изменение агрегатного состояния активного компонента
2.8 Гистерезисные явления при исследовании электропроводности ванадиевого сернокислотного катализатра
2.9 Метод оценки распределения пор по радиусам для нанесенных жидкофазных катализаторов со смачивающим активным компонентом, основанный на измерении электропроводности катализатора
Краткие выводы
ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ НА ВАНАДИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
3.1 Свойства ванадиевых катализаторов, обусловленные наличием в их составе пиросульфатных соединений
3.2 Роль соединений щелочных металлов в процессе окисления диоксида серы
Краткие выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КАТАЛИЗАТОРА С МАЛЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ВАНАДИЯ (МСВ) ДЛЯ РАБОТЫ В ИНТЕНСИВНЫХ РЕЖИМАХ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ

4.1 Особенности окисления диоксида серы в интенсивных режимах
4.2 Физико-химическое обоснование выбора состава катализатора для интенсивных режимов
4.3 Разработка низкотемпературного катализатороа с малым содержанием ванадия
Краткие выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕАГИРУЮЩИХ ФАЗ ПРИ КАТАЛИТИЧЕСКОМ ОКИСЛЕНИИ ДИОКСИДА СЕРЫ
5.1 Электрофизические явления, наблюдаемые при исследовании
поверхности работающего катализатора
5.1.1. Исследование разности потенциалов в слое работа-
щего ванадиевого катализатора
5.1.2 Исследование разности потенциалов, возникающей в грануле работащего ванадиевого катализатора
5.1.3 Разработка физико-химических основ экспресс-метода оценки каталитической активности ванадиевых сернокислотных катализаторов
5.1.4 Оценка поверхностной плотности зарядов на грануле катализатора на основании измерения тока, возникающего при замыкании концов гранулы в реакционных у слов иях
5.1.5 Электропроводность газовой среды вблизи поверхности работающего ванадиевого катализатора
5.1.6 Исследование объемного нескомпенсированного заряда ванадиевого и платинового катализаторов с помощью камеры Фарадея, расположенной вне каталитического реактора
5.1.7 Исследование объемного нескомпенсированного заряда ванадиевого катализатора с помощью камеры Фарадея, расположенной внутри каталитического реактора
5.1.8 Исследование заряда поверхности ванадиевого, платинового, палладиевого, окисно-железного катали-

социаты или кристаллическую фазу ионов ванадила. Кристаллическая фаза соединений V4- неактивна относительно окисления диоксида серы, и ее образование, как показано в работе [109] вызывает снижение каталитической активности. В этой же работе развиты представления о метастабильных состояниях, имеющих место в каталитических реакциях, которые в определенных условиях могут сопровождаться фазовыми превращениями, а те в свою очередь по своей сути являясь физическими процессами, могут существенно влиять на скорость химического превращения и характер наблюдаемых кинетических закономерностей. Метастабильные состояния являются "своеобразными предшественниками новой фазы" в системе. Применительно к катализу определяющей характеристикой является время их жизни. Существование различного рода долгоживущих метастабильных состояний (микрообразований) может стать причиной множественности стационарных состояний, гистерезиса каталитической активности. Однако в работе [109] гистерезис каталитической активности наблюдался авторами в температурной области выше 470°С, где кристаллическая фаза соединение четырехвалентного ванадия по их же данным отсутствует. Таким образом, только образованием фазы соединений четырехвалентного ванадия, с которой в частности связывают существование метастабильных состояний активного компонента, нельзя полностью объяснить наблюдаемое явление. По крайней мере в области температур больших 470°С должны существовать иные причины, обуславливающие наличие гистерезиса каталитической активности ванадиевых катализаторов
Еще одной особеннностью ванадиевых катализаторов при окислении диоксида серы, не наблюдавшейся пока для других каталитических систем, является возникновение в условиях реакции разности потенциалов между входным и выходным сечением слоя, проявляющееся в течение всего времени осуществления процесса окисления. Впервые этот эффект наблюдали в работе [110]. Авторы в лабораторных условиях установили наличие "ЭДС (электродвижущей силы) между верхней и нижней зоной слоя ванадиевого катализатора марки БАВ и определим зависимость ЭДС от температуры и концентрации Б0з>”. Полученные результаты свидетельствуют, по мнению авторов работы, "о на-