Беспламенное сжигание метана на палладиевых и оксидных катализаторах

• Автор: Таратухин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04, 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Сжигание метана на нанесенных Рс1 и Р1 катализаторах

1.1.1 Принципы подхода к экспериментальному изучению свойств катализаторов данного типа и характеристики их активности

1.1.2 Зависимость активности нанесенных катализаторов от

природы носителя и концентрации палладия и платины

1.1.3 Кинетические характеристики окисления метана на

нанесенных палладиевых и платиновых катализаторах

1.1.4 Механизм действия палладиевых катализаторов в реакции окисления метана

1.2 Окисление метана на оксидных катализаторах

1.3 Заключение по обзору литературы
2 Методика эксперимента
2.1 Характеристика использованных веществ
2.2 Нанесенные палладиевые катализаторы
2.2.1 Характеристика ячеистокаркасных металлических носителей и процедура подготовки поверхности методом химического
травления
2.2.2 Нанесение палладия на ячеистокаркасные металлические носители
2.3 Конструкция установки для изучения каталитической активности Р
нанесенных и НТК7Ф катализаторов
2.4 Модифицирование промышленного катализатора НТК7Ф
3 Результаты экспериментов
3.1 Палладиевые катализаторы
3.2 Экспериментальные данные, характеризующие поведение
модифицированного НТК7Ф
4 Обсуждение результатов
4.1 Палладиевые катализаторы
4.1.1 Сравнительная характеристика активности палладиевых катализаторов
4.1.2 Обобщение данных о температурной зависимости скорости окисления метана на палладиевых каташзаторах
4.2 Характеристика свойств модифицированного промышленного
катализатора НТК7Ф
4.2.1 Сравнение каталитической активности различных типов оксидных катализаторов окисления метана
4.2.2 Температурная зависимость активности модифицированного катализатора НТК7Ф и механизм его действия
Заключение
Выводы .
Список литературы


Обобщая изложенное, можно отметить, что проблема каталитического сжигания метана имеет важное практическое значение, как применительно к газовым смесям с высоким содержанием метана, так и к газовым потокам с содержанием метана в небольших концентрациях 2 ix. При сжигании метана наиболее эффективными являются палладиевые катализаторы, нанесенные на поверхность различных оксидных носителей I23 , 1223. Однако в последние годы внимание разработчиков привлекают также ячеистокаркасные металлические носители, представляющие интерес по той причине, что в этом случае процедура приготовления нанесенного катализатора существенно проще, чем традиционная технология, включающая стадии пропитки, сушки, термообработки и активирования. Эти катализаторы обладают также рядом других конструктивных и эксплутационных преимуществ. Однако в литературе отсутствуют данные о характеристиках палладиевых катализаторов нанесенных на металлические носители, что осложняет решение вопроса о возможности практического использования каталитических систем подобного типа. Наряду с нанесенными палладиевыми катализаторами значительный интерес представляют оксидные катализаторы со структурой перовскита и флюорита. К числу их относятся композиции ЬаодСеоСоОз. К группе оксидных катализаторов относятся также промышленные цементсодержащие катализаторы, применяемые для полного окисления газообразных органических веществ. Примером, в частности, может служить катализатор НТК7Ф. Окислительный процесс в этом случае происходит на оксидах меди и марганца. Анализ литературных данных показывает, что катализаторы подобного типа при дополнительной обработке в определенных условиях модифицировании могут быть преобразованы к композициям, которые включают фрагменты, обладающие структурой флюорита. Этот эффект может быть достигнут при модифицировании промышленного катализатора диоксидом церия. При положительном результате открывается . Целью данной работы явилось определение условий приготовления и исследование физикохимических характеристик палладиевого катализатора, нанесенного на ячеистокаркасный металлический носитель, а также промышленного катализатора НТК7Ф, модифицированного диоксидом церия. В обзоре литературы будут рассмотрены вопросы, связанные с условиями приготовления и характеристиками катализаторов на основе благородных металлов, оксидов переходных металлов активность, энергия активации, порядки реакции по реагентам, а также изложены существующие представления о механизме из действия. Желин и Приме , а также в статьях тематического номера журнала i 1, . Прежде чем приступить к обсуждению результатов этих работ, следует обратить внимание, что в последние годы тестирование катализаторов основывается на изучении зависимости степени превращения метана от температуры при фиксированной скорости газового потока. Эта зависимость рис. Вид кривой ее кривизна и положение относительно оси температур зависит от скорости газового потока времени контакта и активности катализатора. Таким образом, регистрируемая кривая является характеристикой, отражающей, с одной стороны возрастание скорости процесса с температурой и, с другой стороны, связанной с уменьшением скорости процесса вследствие снижения концентрации реагента и проявления ингибирующего действия продукта реакции. Чем более полого регистрируемая кривая приближается к координате 0го превращения, тем сильнее выражено действие тормозящих факторов. Рис. Чаще всего при этом указывают значение температуры, соответствующей конверсии метана, например, эта величина составляет 0С для нанесенных палладиевых катализаторов на поверхность частиц БЮг, 3С для 0С для РбБпОг, 0С для РаА . Абсолютной характеристикой активности катализаторов является либо мольное число оборотов МЧО количество моль превращенного продукта к количеству моль катализатора, либо величина числа оборотов катализатора, в которой моль превращенного продукта относится к молю активных центров на поверхности катализатора АЧО. Обе величины МЧО, АЧО имеют размерность с1. Концентрация активных центров на поверхности катализатора определяется с помощью метода хемосорбционного титрования. С этой целью в качестве газообразных титрантов используют СО, Н2, или .