Дегидрирование метанола в присутствии катализаторов на основе углеродных носителей различной природы

• Автор: Трусов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Введение.

I. Литературный обзор.

1.1. Применение углеродных материалов в качестве носителей для

катализаторов

1.1.1. Углерод углеродный композиционный материал сибунит

1.1.2. Углеродные волокнистые материалы.

1.1.3. Катализаторы на основе углеродных материалов.

1.1.4. Окислительная модификация углеродных носителей.

1.2. Применение метилформиата.

1.2.1. Традиционные сферы применения метилформиата

1.2.2. Перспективные направления переработки метилфомиата

1.2.2.1. Получение уксусной кислоты.
1.2.2.2. Получение монооксида углерода высокой чистоты
1.2.2.3. Получение ди метил карбоната.
1.2.2.4. Получение дифосгена
1.2.2.5. Получение метилгликолята.
1.2.2.6. Получение метилпропионата
1.2.2.7. Получение метилакрилата
1.2.2.8. Синтез этанола из метилформиата
1.3. Способы получения метилформиата
1.3.1. Получение метилформиата карбонилированием метанола
1.3.2. Димеризация формальдегида
1.3.3. Синтез метилформиата из монооксида углерода и водорода.
1.3.4. Окисление метанола в метил формиат.
1.3.5. Дегидрирование метанола
1.4. Термодинамика процесса дегидрирования метанола.
1.5. Кинетические закономерности процесса дегидрирования
метанола метанола в метилформиат
1.6. Сведения о механизме процесса дегидрирования метанола в
метилформиат
1.7. Катализаторы дегидрирования метанола в метилформиат
2. Экспериментальная часть
2.1. Описание лабораторной установки и методика проведения
2.2. Анализ продуктов превращения метанола
2.2.1. Анализ жидких продуктов
2.2.2. Анализ газообразных продуктов
2.3. Методы исследования катализаторов
2.3.1. Определение удельной поверхности.
2.3.2. Определение элементного состава исходного и модифицированных носителей
2.3.3. Определение состояния активного компонента катализатора
методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС.
2.4. Приготовление катализаторов
2.4.1. Углеродные носители
2.4.2. Методика приготовления катализаторов.
2.4.3. Окислительная модификация углеродных материалов
2.4.4. Деметаллизация углерода волоконно трубчатой структуры
3. Обсуждение результатов.
3.1. Изучение превращения метанола в присутствии углеродных
материалов различной природы
3.2. Изучение процесса дегидрирования метанола в присутствии
медьсодержащих катализаторов на основе углеродных материалов различной природы
3.3. Изучение влияния условий приготовления медьсодержащих
катализаторов на основе сибунита в процессе дегидрирования метанола в метилформиат
Ф 3.4. Изучение влияния содержания активного компонента в ката
лизаторе на основе сибунита на показатели процесса дегидрирования метанола в метилформиат.
3.5. Изучение влияния промотирующих добавок на свойства медь
содержащих катализаторов на основе сибунита в процессе дегидрирования метанола в метилформиат
3.6. Изучение влияния предварительной окислительной модификации носителя сибунит на свойства медьсодержащих катализаторов в процессе дегидрирования метанола в метилформиат
4. Рекомендации по технологическому оформлению процесса
синтеза метилформиата каталитическим дегидрированием
метанола.
Выводы
Список литературы


Следующим этапом модификации углеродуглеродного материала является стадия активации V, на которой производится частичная селективная газификация композитов, полученных на стадии IV. На данной стадии текстура и свойства пористых материалов определяются и могут регулироваться природой технического углерода и его свойствами, степенью уплотнения его матрицы пироуглеродом, степенью обгара массы композита при активации, природой газифицирующего агента и условиями активации ,. Пористая структура материалов, получаемых данным способом, может включать в себя макро, мезо и микропоры. Мезо и макропоры формируются на стадии уплотнения технического углерода пироуглеродом. В процессе селективной газификации композитов продолжается формирование пористой структуры материала. При этом частичной газификации подвергается и сама пироуглеродная матрица. Размер и распределение пор определяются и регулируются главным образом свойствами исходного технического углерода и степенью обгара композиционных материалов 9. Активация паром и кислородом позволяет увеличить объм микропор и тонких мезопор без существенного изменения размеров крупных пор. Синтетические композиционные материалы типа сибунита, сочетают в себе достоинства графита например, химическая стабильность, высокая электропроводность и др. Физикохимические свойства композитов типа сибунита в сравнении с активными углями приведены в таблице 1. Отличительными чертами композитов являются регулируемая удельная поверхность и воспроизводимая пористая структура, высокая химическая чистота, механическая прочность, активность и срок службы приготовленных на их основе катализаторов. Композиционные материалы имеют высокую термическую стабильность и химическую стойкость в окислительных средах, значительно превышающую стойкость активных углей на основе растительного и каменноугольного сырья. Характерной особенностью композиционных материалов является тип пористой структуры, отличной от структуры активных углей. Если структура традиционных углей имеет микромакропористый характер, то углеродные композиты являются преимущественно мезопористыми материалами 9. Технологии синтеза традиционных углеродных носителей и сорбентов, использующие методы гранулирования и таблетирования, позволяют получать носители лишь в форме таблеток, сферических гранул и зрен с диаметром не более мм. В то же время известно , что в ряде химических процессов наиболее эффективны носители и катализаторы, имеющие сложную геометрическую форму кольца, соломка, лепестки, микроблоки и блочные изделия сотовой структуры. Эта проблема может быть устранена при использовании в качестве носителя сибунита. В последнее время значительное число публикаций и патентов посвящено углеродным материалам волоконнотрубчатой структуры. Значительная часть углеродных волокнистых материалов волокна, шнуры, войлоки, ткани, пряжа и вата представляют собой продукты пиролиза полимерных волокон и волокнистых материалов с их последующей высокотемпературной обработки. Данные материалы после предварительной активации могут использоваться в качестве сорбентов, ионообменников и носителей катализаторов . Перспективность активированных волокнистых материалов определяется тем, что помимо высокой удельной поверхности и развитой пористости, они обладают значительной термической и химической стабильностью. Технология получения активированных волокнистых углеродных материалов позволяет вырабатывать материалы разнообразной физической формы, что благоприятно при разработке аппаратурного оформления процесса. В таблице 2 приведены характеристики углеродных волокон, получаемых на основе полимеров. Коэффициент теплопроводности, Вт м 1к1 0,7. Электрическое сопротивление, 5, Ом м 0. Г игроскопичность, 0. Сырьем для получения углеродных материалов данного типа могут служить волокна из поливинилхлорида, фенольных полимеров, поливинилового спирта, полиакрилонитрила, гидратцеллюлозы и др. Показано , что от выбора исходного сырьевого полимера зависит химическая стабильность получаемых углеродных волокнистых материалов.