Каталитические свойства, структура и генезис полиметаллических систем в превращениях этанола в углеводороды и метана в водород

• Автор: Мурзин, Вадим Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.13, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Процессы превращения этанола в углеводороды и метана в водород.

1.1.1 Реакция превращения этанола в углеводороды.

1.1.2 Паровая конверсия метана

1.2 Полиметаллические нанесенные катализаторы.

1.2.1 Сплавы как активные компоненты в нанесенных катализаторах .

1.2.2 Терминология сплавов

1.2.3 Поверхностные явления в сплавах.

1.3 Рентгеновские методы изучения структуры каталитических систем.

1.3.1 Дифракционные методы анализа
1.3.2 Спектроскопия поглощения рентгеновских лучей
1.3.3 РФЭС, ПЭМВР и мессбауэровская спектроскопия
1.3.4 Синхротронные исследования тзИи
1.3.5 Комбинированные методы изучения полиметаллических систем. . . .
2 Экспериментальная часть
2.1 Методики анализа структуры катализаторов
2.1.1 Курчатовский источник синхротронного излучения
2.1.2 Станция Структурное материаловедение
2.1.3 Исследование разложения предшественников катализаторов в
мвИи ячейке
2.1.4 Вейвлетанализ ЕХАГБ спектров
2.1.5 Гаммарезонансная спектроскопия.
2.1.6 Электронная микроскопия . ,
2.2 Изучение катализаторов превращения этанола в углезодороды.
2.2.1 Методика приготовления Рспсодержащих катализаторов .
2.2.2 Методика проведения каталитических экспериментов
2.3 Изучение катализаторов паровой конверсии метана
2.3.1 Методика приготовления Мсодержаших катализаторов.
2.3.2 Методика проведения каталитических экспериментов
3 Результаты и обсуждение
3.1 Изучение формирования кластеров Рсп сплава посредством разложения ацетатных предшественников с использованием синхротронного рентгеновского излучения шзИи
3.1.1 Исследование разложения реперных систем ацетата палладия,
ацетата цинка и их механической смеси.
3.1.2 Исследование разложения биметаллического Рп ацетатного
комплекса.
3.2 Исследование структурных превращений Рпсодержащих катализаторов
в реакции превращения этанола в углеводороды.
3.2.1 Исследование влияния состава катализаторов на выход продуктов
реакции.
3.2.2 Исследование структуры Рп катализаторов
3.3 Исследование структурных превращений ЫРсодержащих катализаторов на основе смешанного оксида, выделенного из вермикулитовой руды, в реакции паровой конверсии метана .
Выводы
Список использованных сокращений
Список литературы


В дополнение автором было написано программное обеспечение, осуществляющее вейвлетпреобразование Xспектров. Практическая значимость. В качестве катализатора реакции превращения этанола в углеводороды высокую активность, селективность и стабильность показал опытнопромышленный образец на основе цеолита типа I, модифицированного и . Для получения iсодержащего катализатора, активного в реакции паровой конверсии метана, использовали кислые растворы травления, остающиеся после переработки вермикулитовой руды. Результаты по изучению эволюции структуры катализаторов и выявлению оптимальных условий формирования активных компонентов могут служить средством технологического контроля их производства. Все эксперименты по X на станции Структурное материаловедение в НИЦ Курчатовский институт осуществляются под управлением программного обеспечения, созданного автором. Апробация работы. Острая нужда людей в топливе и растущее производство этанола заставляют исследователей искать новые пути включения этанола в топливный цикл. В середине XX века топливо, добываемое из биомассы, или биотопливо представляло ничтожную часть всех потребляемых топливных ресурсов. В настоящее время интерес к биотопливу растет стремительно, в первую очередь, с целью избавиться от нефтяной и газовой зависимости 1. Изза растущих цен на нефть и различных экологических норм этанол стал реалистичной заменой традиционному топливу в перспективе. Он уже довольно широко используется в Бразилии, где производство сахарного тростника для ферментации широко распространено. Этанол также можно получать при ферментации целлюлозной биомассы, но это сопряжено с некоторыми трудностями. Большая часть современного производства этанола состоит из переработки сахарной свеклы, в то время как получение спирта из крахмала к целлюлозы требует дорогостоящей предобработки . Этанол можно применять в смеси с обычным бензином. Без применения модификации двигателя автомобиля возможно использование смеси бензина и этанола с содержанием этанола не более . При модификации двигателей, биоэтанол можно использовать в больших количествах, например Е содержание биоэтанола составляет . Смесь бензина и этанола, известная под названием Е, применяется американскими автомобилистами вот уже четверть века. Использование Е разрешено всеми крупными производителями автомобилей. В ых вызвал внимание процесс ЕТС еЬапооаБОпе, направленный на получение бензинового ряда углеводородов из биоэтанола. Немногим позже в ых было показано, что этанол можно превратить и в длинноцепочечные углеводороды дизельной фракции, используя гетерогенные кислотные катализаторы. Также довольно легко превратить этанол в углеводороды можно простой дегидратацией с образованием этилена. Наиболее часто используемые катализаторы для этого процесса цеолиты типа МП 2, 4, 7. В работах , была предложена простая схема превращений этанола в этилен, диэтиловый эфир и углеводороды С1 Рис. С,НсОН С2Н5ОН ,. Рис. Упрощенная схема превращений этанола в углеводороды. На кислотных катализаторах определяющую роль играют температура и время контакта, от которых зависит, какая из реакций дегидратации будет иметь преимущество. По термодинамике повышение температуры должно приводить к преимущественному образованию этилена. Его образованию также способствует увеличение времени контакта. С другой стороны, образованию диэтилового эфира способствует увеличение парциального давления этанола 2. В работе была изучена дегидратация этанола на некоторых цеолитах и было показано, что образование этилена происходит на сильных кислотных центрах, в то время как слабые кислотные центры отвественны за образование диэтилового эфира. Также было показано, что этилен может получаться напрямую из диэтилового эфира. Множество работ по превращению этанола в углеводороды на цеолитах показали интересные результаты, но основой проблемой остается зауглероживание . В работе сообщается, что на цеолите 5 i . МТО ii и i процессах Рис. Продукты реакции и в том, и в другом случае одинаковы, что может свидетельствовать о схожем механизме превращений, известном как Рис.