Платиновые металлы на металлических носителях - каталитические системы окислительных и гидрогенизационных процессов

• Автор: Тупикова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. КАТАЛИЗАТОРЫ ГИДРОГЕНИЗАЦИП1ЫХ И ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ, СОДЕРЖАЩИЕ ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫII

1.1. Применение платиновых металлов в гетерогенном катализе

1.2. Методы получения нанесенных каталитических систем

1.3. Механизмы каталитических реакций, строение катализаторов

1.3.1. Окислительные процессы

1.3.2. Гидрогенизационные процессы.

1.4. Автоклавный термолиз комплексных соединений платиновых металлов как метод получения дисперсных металлических фаз

1.5. Постановка задач исследований

2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, АППАРАТУРА,

КАТАЛИЗАТОРЫ
2.1. Реактивы и материалы.
2.2. Аппаратурное оформление и методика приготовления катализаторов.
2.2.1. Формообразование металлического носителя
2.2.2. Подготовка поверхности металлического носителя
2.2.3. Конструкция автоклавной установки и методики нанесения платиновых металлов автоклавным
термолизом их комплексных соединений
2.3. Выбор оптимальных условий нанесения платиновых
металлов на металлические носители.
2.4. Установка и методики каталитических исследований.
2.5. Методы физикохимических исследований
поверхности катализаторов
КАТАЛИЗАТОРЫ ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Свойства катализаторов в реакциях полного гидрирования алкенов и ароматических углеводородов
3.2. Кинетика реакции гидрирования толуола.
3.3. Влияние серосодержащих соединений на активность катализаторов в реакции гидрирования толуола.
3.4. Реакция гидрирования бензола до циклогексена
3.5. Свойства катализаторов в реакциях гидроконверсии апканов
3.6. Строение и фазовый состав поверхностного слоя
носителя из алюминия.
3.7. Строение и состав поверхностного слоя катализаторов, содержащих платиновые металлы на алюминиевом носителе
КАТАЛИЗАТОРЫ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ.
4.1. Свойства катализаторов в реакции глубокого окисления углеводородов.
4.2. Кинетика реакции глубокого окисления углеводородов.
4.3. Физикохимические исследования поверхности
катализаторов окисления.
4.3.1. Строение и фазовый состав поверхностных слоев металлических носителей из нержавеющей стали и
нихрома.
4.3.2. Строение, состав и электронное состояние металлов поверхностных слоев платиновых катализаторов
4.3.3. Строение, состав и электронное состояние металлов поверхностных слоев платинородиевых катализаторов
4.3.4. Влияние реакционной среды на строение поверхностного слоя катализаторов окисления.
4.4. Модель образования каталитически активных структур на поверхности металлического носителя.
4.5. Практическое применение результатов исследований.
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Современные проблемы химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности экономически наиболее целесообразно решать путем развития каталитических технологий. Качество катализаторов в значительной мере определяет уровень материальных, энергетических и капитальных затрат, экологию производства, принципиальную новизну и конкурентоспособность технологий. С помощью каталитических технологий в настоящее время производится около всех химических продуктов и топлив. Каталитические процессы лежат в основе большинства природоохранных технологий, нацеленных на нейтрализацию токсичных веществ в газообразных и жидких выбросах промышленных производств, энергетики и транспорта. Каталитические технологии позволяют существенно улучшить эффективность современных и новых способов производства энергии, включая химические источники тока. Министерством промышленности, науки и технологий Российской Федерации катализаторы и каталитические процессы отнесены к критическим технологиям федерального уровня. В документе по критической технологии Катализаторы 1 отмечено, что основные тенденции развития в данной области науки связаны с созданием новейших носителей для катализаторов повышением селективности, производительности и продолжительности срока службы катализаторов при одновременном снижении стоимости их производства с созданием катализаторов принципиально новых процессов, в том числе с использованием нового или нетрадиционного сырья для получения химической продукции.
Актуальность


По содержанию диссертации опубликована работа, в том числе 2 статьи в центральной печати, 4 статьи в сборниках и трудах научных конференций, 2 депонированных рукописи, 5 патентов на изобретения и 8 тезисов докладов. Объем и структура работы. Диссертация изложена на 5 страницах машинописного текста, включая таблиц, рисунков. Состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка литературы из 9 наименований и приложения, которое содержит таблиц. Каталитические свойства платины были впервые открыты в первой четверти прошлого века 2, когда было обнаружено, что платина способна ускорять реакции разложения пероксида водорода, окисления водорода, монооксида углерода и углеводородов, окисления спирта в уксусную кислоту. В году Филлипс запатентовал применение платины для окисления диоксида серы. В начале XX столетия был разработан способ получения азотной кислоты с использованием платинового катализатора. С тех пор область применения благородных металлов в каталитических процессах постоянно расширяется. На сегодняшний день использование платиновых металлов для целей катализа составляет более половины от общего объема их потребления в различных областях. В течение последних лет основными потребителями платины, палладия и родия остаются производители каталитических нейтрализаторов выхлопных газов автотранспорта. В г. Спрос на платиновые металлы в химической и нефтехимической промышленности составил Р1 т 7, Рс1 7. Для сравнения, доля потребления платиновых металлов в остальных областях равнялась ювелирная промышленность Рг, электротехника Р3 и 6 Р1 и стоматология Рс1 3. В таблице 1. Таблица 1. А Гидрокрекинг Гидрирование Гидрогенолиз Изомеризация Бензиновая фракция реакт. I О X X а Г идроизомеризация Гидрирование дегидрирование Изомеризация. Я фракции. Продолжение табл. Нитроциклогсксан Н2 Оксим капролактам Р1 или ЬС, модиф. О Ненасыщенные альдегиды Н2 Ненасыщенные спирты Яе или 0 или Р1 или ЯиС модиф. С2Н4 и СН3СООН диф. Производство терефталевой кислоты Изомеризация смеси ксилолов и этил бензола ПКСИЛОЛ Р1А0зС1Г . Продолжение табл. Г 1 о 8 1 Производство Окислительный аммонолиз СН4 НСЫ РгЯЪ Рг1г сетка РИЯЫкерамич. Я О А Удаление 0 из сбросовых газов азотной промышленности Восстановление 0 водородом, СН4, газами нефтепереработки, коксовых печей и т. Рс1уА0з смешанные Р1 катализаторы Со, Мп и др. У О Нейтрализация отход. Нейтрализация выхлопных газов автотранспорта Окисление углеводородов и СО. Восстановление 0 С и . В гетерогенных катализаторах каталитически активные фазы платиновых металлов, как правило, находятся в металлическом состоянии, реже в виде оксидов РЮ2, Яи или сульфидов Р2, Рс2. Цельнометаллические катализаторы платина, сплав платины и родия, палладий, серебро находят применение лишь в некоторых процессах см. Монокристаллы платиновых металлов представляют особый научный интерес в связи с изучением механизма элементарных стадий, поведения хемосорбированных молекул и каталитического взаимодействия между адсорбатами на отдельных плоскостях монокристалла . Для увеличения удельной поверхности и доли атомов катализатора, доступных для реагентов, металлы диспергируют. Высокодисперсные платиновые металлы черни, скелетные катализаторы, обладающие большой удельной поверхностью от нескольких десятков до сотен м2г, получают восстановлением из водных растворов солей, металлорганичсских соединений, твердофазным термолизом комплексов, выщелачиванием сплавов платиновый металлалюминий . Эти системы находят применение, как правило, в малотоннажных процессах органического синтеза. Недостатков черней нестабильность, трудность технологического оформления процессов лишены нанесенные катализаторы. Нанесенные каталитические системы, содержащие металлы платиновой группы, нашли наиболее широкое практическое применение. Носителями в этих системах служат оксиды Л0з, 5Ю2 чистые или смешанные с оксидами других элементов ТЮ2, оксиды РЗЭ, алюмосиликаты природные и синтетические, цеолиты, углеродные носители, металлы и сплавы. Что касается области применения рассматриваемых каталитических систем, то, анализируя данные таблицы 1.