Взаимосвязь фазового состава и физико-химических свойств ферритных систем каталитически активных в реакциях дегидрирования

• Автор: Качалов, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений и условных обозначений

Введение

1 Глава 1. Литературный обзор:

1.1 Железооксидные катализаторы дегидрирования

1.2 Фазовый состав железо оксидных катализаторов дегидрирования

1.3 Основные типы ферритов

1.4 Система Ме-Ре-О (Ме- Ы,Ыа,КДЬ,Сз)

2 Глава 2. Экспериментальная часть
3 Глава 3. Изучение процессов ферритообразования и формирования фазового состава системы МеЖе-О (Ме - Гі, Иа, К, ЫЬ, Сэ)
3.1 Изучение кинетики ферритообразования
3.2 Изучение процессов формирования фазового состава и каталитических свойств ферритов щелочных металлов
4 Глава 4. Изучение влияния промотирующих и модифицирующих добавок на формирование активной фазы ферритных катализаторов
4.1 Изучение природы влияния добавок соединений молибдена и церия на формирование активной фазы ферритных катализаторов
4.2 Изучение процессов формирования фазового состава ферритных катализаторов с добавками соединений молибдена и церия в восстановительной среде
4.3 Изучение каталитических свойств ферритов калия с добавками соединений молибдена и церия
4.4 Влияние добавок ионов магния, кальция и цинка на фазовый состав ферритной системы
4.5 Сравнительная характеристика каталитических свойств ферритных систем, модифицированных соединениями двухвалентных металлов
4.6 Влияние добавок двухвалентных металлов на прочностные характеристики и термостабильность ферритных катализаторов
4.7 Изучение физико-химических свойств отработанных железооксидных катализаторов
5 Глава 5. Разработка промышленных железооксидных катализаторов дегидрирования
6 Основные результаты работы и выводы
7 Список литературы
8 Приложения

Список сокращений и условных обозначений
У- объемная скорость подачи углеводородов (этилбензола или изоамиленов); X - соотношение сырье : водяной пар (по массе);
8Уд. - удельная поверхность;
V - объем пор;
X - конверсия; у - селективность;
И.И. - индекс механической прочности на истирание;
Рп - механическая прочность на раздавливание «по оси»;
Р0 -механическая прочность на раздавливание «по образующей»; а -степень превращения для твердофазных реакций;
РФА- рентгенофазовый анализ
ЯГР - ядерная гамма-резонасная (мессбауэровская) спектроскопия УВК - углеводородный конденсат продуктов дегидрирования
Введение
Каталитические методы определяют научно-технический уровень и темпы развития важнейших отраслей химической и нефтехимической индустрии. Роль катализа в современной химической и нефтехимической промышленности чрезвычайно велика и является определяющим фактором технического прогресса в этих отраслях [1]. В настоящее время многие важнейшие нефтехимические продукты (стирол, изопрен, дивинилбензол и др.) получают дегидрированием соответствующих алкилароматических и олефиновых углеводородов на железооксидных (ферритных) катализаторах. [2-5]. Поэтому создание высокоактивных и долговечных железооксидных катализаторов дегидрирования является одним из важнейших направлений для решения задачи повышения экономической эффективности и конкурентоспособности российской промышленности.
Экономическая эффективность каталитических процессов наиболее существенно зависит от эксплуатационных свойств катализаторов -каталитической активности, избирательности, срока службы [4,6]. Каталитическая активность и избирательность обусловлены химическим составом, строением кристаллической решетки и величиной поверхности, доступной для реагирующих молекул, вполне определенных соединений (фаз), которые можно назвать активными компонентами катализатора. Срок службы катализатора обусловлен реакционной стойкостью соединений, входящих в его состав, термостойкостью и механической прочностью. Эти свойства определяются химическим составом, строением кристаллической решетки соединений и текстурой [6].
Общим в подходе к созданию промышленных катализаторов дегидрирования в настоящее время является выяснение природы их каталитической активности и закономерностей формирования физикохимических свойств, начиная с ранних этапов приготовления. Знание закономерностей формирования свойств катализаторов дегидрирования на

нением с двухблочной гексагональной структурой типа Na-PA1203, устойчивым в диапазоне соотношений Ре203 : К20 = 6-6,8 при температурах, начиная с точки фазового перехода (приблизительно 1150 °С), до точки плавления. При температурах ниже точки фазового перехода образуются смеси К-PFe203 и K-P"Fe203 с трехблочной ромбоэдрической структурой типа Na-Р"А1203. K-PFe203, проходя через смешанную фазу K-P"Fe203, образуется в высокотемпературной области [110, 196]. Авторы [195] считают, что нестехиометрический полиферрит K-P"Fe203 не существует в виде отдельной фазы. Кроме калиевой системы описываются и ферриты рубидия и цезия.
Нестехиометрия полиферритов калия, возможность существования этих соединений в широких диапазонах составов является важным качеством для каталитически активных ферритов. Поэтому, рассмотрение вопроса о моделях нестехиометрии соединений со структурой типа [3-глинозема представляется необходимым для выяснения природы повышенной устойчивости полиферритов калия в различных условиях.
Следует отметить, что большинство литературных данных по полиферритам щелочных металлов получены при температурах значительно больших, чем температуры синтеза промышленных железооксидных ктали-заторов.
Работ, посвященных использования ферритных систем в катализаторах дегидрирования совсем немного: в основном эго исследования, выполненные под руководством профессора Г.Р. Котельникова [4, 23, 131, 133 134, 197, 199-201]. Из других работ следует отметить исследования системы K-Fe-О в реакции дегидрирования этилбензола Шекхана [63] и работу сотрудников Института катализа СО РАН [198] о применении твердых растворов калия, рубидия и цезия в катализаторе дегидрирования алкилароматических углеводородов.
Из настоящего литературного обзора можно сделать вывод, что выбор нового химического состава для эффективных катализаторов дегидрирования является сложной и трудоемкой задачей, зачастую основанной на элементах