Разработка металловолокнистого катализатора на основе никеля и технологии его получения методом высокоскоростного затвердевания расплава

• Автор: Пасечник, Мария Сергеевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с. : ил.

С ОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1 Обзор литературы по состоянию вопроса

1.1. Катализ и катализаторы

1.1.1. Металлы как катализаторы

1.1.2. Требования предъявляемые к катализаторам

1.1.3. Скелетные никелевые катализаторы

1.2. Технология производства тонких волокон

1.2.1. Метод высокоскоростного затвердевания расплава

1.2.2. Получение волокон экстракцией расплава
в 1.2.3. Структура, свойства и применение металлических волокон
и изделий из них
1.3. Применение метастабильных материалов в каталитических
процессах
1.3.1. Катализаторы приготовленные из аморфных никелевых
сплавов
1.3.2. Катализаторы полученные методом высокоскоростного
затвердевания расплава
1.3.3. Быстрозакаленные катализаторы Ренея
Заключение по литературному обзору и постановка задач исследований
* Глава 2 Объекты и методы исследования
2.1. Получение волокон
2.2. Металлографические исследования
2.3. Определение удельной поверхности волокон
2.4. Рентгеновские исследования
2.5. Измерение микротвердости
2.6. Дифференциальный термический анализ
2.7. Испытания на прочность
2.8. Определение каталитической активности образцов в
жидкофазных каталитических процессах гидрирования и
* проведение активирующей обработки
2.9. Определение каталитической активности образцов в
газофазных каталитических процессах конверсии метана
2.10. Определение химического состава поверхности

Г лава 3 Исследование волокон никеля, полученных методом
экстракции висящей капли расплава
3.1. Разработка технологического процесса получения тонких волокон никеля методом ЭВКР
3.2. Исследования никелевых волокон, полученных методом ЭВКР
3.3. Определение каталитической активности волокон ЭВКР никеля в жидкофазных процессах
3.4. Определение каталитической активности волокон ЭВКР
никеля в газофазных процессах
Выводы по главе
Г лава 4 Исследование двухкомпонентных никелевых сплавов на
основе систем никель-алюминий и никель-хром
4.1. Исследование сплавов на основе системы никель-алюминий
4.1.1. Определение каталитической активности волокон ЭВКР системы никель-алюминий в жидкофазных процессах
4.1.2. Определение каталитической активности волокон ЭВКР системы никель-алюминий в газофазных
процессах
4.2. Исследование сплавов на основе системы никель-хром
4.2.1. Определение каталитической активности волокон ЭВКР
системы никель-хром в жидкофазных и газофазных
процессах
Выводы по главе
Глава 5 Исследование сплавов на основе никель-хром-алюминий
5.1. Определение каталитической активности волокон ЭВКР системы никель-хром-алюминий в жидкофазных
процессах
5.1. Определение каталитической активности волокон ЭВКР системы никель-хром-алюминий в газофазных процессах
5.3. Получение катализаторов с регулярной пространственной
упаковкой
Выводы по главе
Основные выводы по работе
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Основой химических производств является катализ. Эта важная отрасль современной промышленности требует поиска новых видов высокоэффективных катализаторов.
Никель имеет наиболее выгодное с точки зрения каталитической активности значение реакционной способности, в связи с чем широко применяется в промышленном катализе. Традиционно никелевые катализаторы используют в виде порошков или в форме никельсодержащих покрытий на металлических подложках. [1,2] При этом технология получения данных катализаторов сложна, малопроизводительна и является дорогостоящим процессом, а сами катализаторы обладают рядом существенных недостатков. Так недостатками катализаторов, производимых в порошковой форме, является неоднородность по размерам частиц, необходимость введения в технологическую схему дорогостоящих и энергоемких операций фильтрационного освобождения конечных продуктов от порошка катализатора. Неэффективное использование материала является основным недостатком традиционных катализаторов второго вида, так как количество каталитически активного вещества составляет несколько
процентов от общего количества катализатора, кроме того, в
высокотемпературных процессах Требуется обеспечение эффективного теплоотвода от металлической подложки.
Форма катализатора в виде волокон обеспечивает возможность исключения ряда недостатков, присущих катализаторам, полученным традиционными методами, так как позволяет значительно повысить компактность реакционной зоны каталитического реактора, исключить использование фильтров для улавливания мелкодисперсных частиц катализатора, обеспечить требуемую газопроницаемость катализатора,
исключить влияние диффузионного торможения, исключить спекание

обычными литыми сплавами. При закалке расплава размер зерна обычно составляет 1-5мкм, а при отсутствии растворенного элемента может способствовать образованию зерен, меньших 1мкм. Зерна не обязательно считаются равноосными.
Относительно преимущественной ориентации в структурах [51], образующихся при закалке расплава, обнаружено строгое расположение плоскостей относительно контактной поверхности. Образование текстуры в материалах полученных методом ЭВКР, несомненно, является примером поверхностно-контролируемого роста зерен. С увеличением скорости вращения диска происходит ослабление остроты текстуры, особенно заметное для медного диска. По-видимому, это связано со временем кристаллизации расплава, которое на медном диске значительно меньше, и кристаллиты не успевают в такой степени, как при затвердевании на стальном диске, регулярно сориентироваться в пространстве.
Форма и размеры металлических волокон определяют возможность и способ их вторичной переработки. Разнообразие геометрических форм и размеров волокон, получаемых методом экстракции расплава, позволяет применять для получения фильтровых материалов как технологии, аналогичные процессу изготовления бумаги из коротких иголок, так и технологии нетканого холстоформирования для переработки длинных волокон. Волокна, полученные из расплава металлов, отличаются по внешнему виду и по физико-механическим свойствам от традиционных волокон. Они имеют форму плоских ленточек, слегка согнутых вдоль средней линии; достаточно большой разброс по длине и ширине; негладкие поверхности. Использование волокон с шероховатой поверхностью для изготовления фильтров повышает тонкость очистки по сравнению с материалами из гладкой нарезанной проволоки. [52-54] Кроме того, металлические волокна, полученные методом ЭВКР, также нашли свое применение в катализе.