Утилизация попутных нефтяных газов методом каталитического разложения легких углеводородов с получением углеродных наноматериалов и водорода

• Автор: Чичкань, Александра Сергеевна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
ПРОБЛЕМА УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ В
РОССИИ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР)
1.1 Основные причины масштабного сжигания попутного нефтяного газа
в России
1.1.1 Экологические последствия сжигания попутного нефтяного газа
1.1.2 Техногенное воздействие на геосферы Земли при использовании углеводородов
1.2 Возможные пути утилизации попутных нефтяных газов
1.3 Углеродные наноматериалы. Строение, свойства и получение
1.3.1 Методы синтеза углеродных нанотрубок
1.3.2 Механизм «карбидного цикла»
1.4 Термокаталитическое разложение углеводородов. Выбор каталитической системы (на примере разложения метана)
1.5 Адсорбционная очистка водорода от метана. Структура и классификация промышленных активированных углей
1.6 Водород. Значение, применение и методы получения
1.7 Выводы аналитического обзора литературы
ГЛАВА
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ВМЕСТО СЖИГАНИЯ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ
2.1 Синтез катализаторов реакций разложения углеводородов на
водород и углеродные наноматериалы
2.2 Экспериментальные установки для процессов переработки
углеводородных газов
2.2.1 Исследования катализаторов в проточном реакторе с весами
Мак-Бена

2.2.2 Испытание катализаторов в установке непрерывного действия с
вращающимся реактором
2.3 Методы исследования углеродных наноматериалов, катализаторов и
газовых смесей
ГЛАВА
РАЗЛОЖЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА БП-Си-Ге/АБОз КАТАЛИЗАТОРЕ НА ВОДОРОД И УГЛЕРОДНЫЕ НАНОНИТИ
3.1 Разложение метана на 70%№-10%Си-10%Ее/А1203 катализаторе с получением водорода и углеродных нанонитей в проточном реакторе
с весами Мак-Бена
3.2 Испытание 70%№-10%Си-10%Ее/А1203 катализатора в установке непрерывного действия с получением водорода и углеродных нанонитей из природного газа
3.3 Разложение пропан-бутановой смеси на 70%№-10%Си-10%Ге/А12О3 катализаторе в реакторе с весами Мак-Бена
3.4 Разложение пропан-бутановой смеси в установке непрерывного действия с вращающимся реактором
3.4.1 Исследование процесса пиролиза пропан-бутановой смеси в реакторе установки непрерывного действия без катализатора
3.4.2 Испытание 70%УI-10%Си-10%Ге/А12О3 катализатора в реакции разложения пропан-бутановой смеси в установке непрерывного действия
3.5 Адсорбционное выделение водорода из смеси водород-метан
3.6 Заключение к Главе
ГЛАВА
РАЗЛОЖЕНИЕ ЛЕГКИХ СГС4 УГЛЕВОДОРОДОВ НА
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРАХ С ПОЛУЧЕНИЕМ
ВОДОРОДА И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
4.1 Разработка железосодержащих катализатора для получения
углеродных нанотрубок из непредельных углеводородов

4.1.1 Исследование закономерностей роста углеродных нанотрубок
на Ре2Оз-А12Оз катализаторе
4.1.2 Исследование генезиса Ее203-А1203 катализатора
4.1.3 Влияние модифицирующей добавки молибдена на
эффективность работы катализатора
4.2 Каталитическое разложение предельных углеводородов с
получением водорода и углеродных нанотрубок
4.2.1 Каталитическое разложение природного газа в проточном реакторе с весами Мак-Бена
4.2.2 Морфология углеродных нанотрубок, образующихся из природного газа
4.2.3 Разложение природного газа в установке непрерывного с
получения водорода и углеродных нанотрубок
4.3 Каталитическое разложение пропан-бутановой смеси с получением водорода и углеродных нанотрубок в проточном реакторе с весами Мак-Бена
4.4 Морфология углеродных нанотрубок, образующихся из пропан-бутановой смеси на СоО-МоОз-Ре2Оз-А12Оз катализаторе
4.5 Разложение пропан-бутановой смеси с получением водорода и углеродных нанотрубок в установке непрерывного действия
4.6 Заключение к главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Рисунок 1.8- Схематическое представление механизма роста углеродных нанонитей на Ni-Cu и Ni-Pd кристаллах.
Металлическая медь малоактивна, но имеет одинаковую с никелем гранецентрированную кубическую решетку и образует с ним сплавы в широком диапазоне концентраций. Скорость образования углерода при добавлении к никелю меди уменьшается, что приводит к более упорядоченному образованию фазы графита на грани (111) сплава. Диаметр нитей зависит от размера металлической частицы и отличается от него незначительно. Длина нитей определяется временем ее роста. Само же время зависит от того, насколько долго металлическая частица может эффективно выполнять свою роль центра роста нанонити, не дезактивируясь.
Изложенные взгляды приближают нас к пониманию того, как управлять процессом формирования графитовых нитей и таким образом влиять на их свойства. Наиболее существенное влияние на свойства нитевидного углеродного наноматериала оказывает пространственный порядок расположения базальных плоскостей графита. Это объясняется кристаллографическим строением графита в виде базальных сетчатых слоев гексагонально-связанных атомов углерода. В такой сетке атомы углерода прочно связаны между собой ковалентными связями с расстояниями между ними 0,142 нм. Расстояние же между базальными