Исследование окислительной конденсации метана на новых мезопористых металлосиликатах

• Автор: Тельпуховская, Наталья Олеговна
• Шифр специальности: 02.00.13, 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Процессы химической переработки метана

1.2 Окислительная конденсация метана

1.2.1 Механизм реакции ОКМ

1.2.2 Катализаторы окислительной конденсации метана.

1.3 Новые мезопористые материалы перспективные катализаторы

нефтехимии.

Глава 2 Экспериментальная часть

2.1 Синтез мезопористых аморфных металлосиликатов

2.1.1 Исходные вещества для синтеза мезопористых аморфных металлосиликатов
2.1.2 Методика синтеза мезопористых аморфных металлосиликатов.
2.2 Определение физикохимических характеристик синтезированных материалов.
2.2.1 Метод термопрограммированной десорбции аммиака ТПД
2.2.2 Метод низкотемпературной адсорбциидесорбции азота
2.2.3 Метод рентгеновской дифрактометрии .
2.2.4 Метод электронной микроскопии
2.3 Методика проведения каталитических экспериментов но окислительной конденсации метана.
2.3.1 Установка для проведения реакции окислительной конденсации метана.
2.3.2 Реактивы для проведения ОКМ.
2.3.3 Анализ продуктов реакции ОКМ
2.4 Методика каталитических экспериментов по диспропорционированию
толуола
Глава 3 Обсуждение результатов.
3.1 Исследование реакции ОКМ в присутствии новых мезопористых аморфных РЗЭсиликатов.
3.1.1 Синтез и исследование физикохимических свойств мезопористых аморфных металлосиликатов
3.1.2 Исследование каталитических свойств новых мезопористых аморфных РЗЭсиликатов в реакции ОКМ.
3.2 Исследование каталитической активности аморфных мезопористых
алюмосиликатов в реакции диспропорционирования толуола
Список литературы


Ш.Прямая конверсия метана в ароматические углеводороды и водород в отсутствие кислорода . Каждый из этих методов имеет определенные недостатки, обусловленные, прежде всего, невысоким выходом и сложностью процесса выделения целевых продуктов из продуктовых смесей. Для России, являющейся мировым лидером по объему ресурсов и добычи природного газа, его переработка в более ценные продукты имеет стратегическое значение. В последнее время в мире проявляется тенденция к развитию и совершенствованию базирующихся на переработке метана в синтезгаз производств метанола, диметилового эфира и углеводородов по Фишеру Тропшу. Наряду с этим, усилия исследователей направлены и на расширение круга продуктов химической переработки природного газа. С этой точки зрения окислительная конденсация метана является перспективной технологией, открывающей прямой путь получения этилена из метана и, при определенных условиях, способной конкурировать с процессами пиролиза. Это, в свою очередь, может создать условия для расширения рынка сбыта продуктов химической переработки газового сырья за счет увеличения производства полимеров 7. Реакция окислительной конденсации метана ОКМ с образованием углеводородов С2 этан, этилен и небольшого количества более тяжелых продуктов была открыта в начале х годов. В монографиях и обзорах 3, , и др. В реакции окислительной конденсации СН4 и реагируют на катализаторе при повышенных температурах с образованием метальных радикалов, рекомбинация которых ведет к получению первичного продукта С2Нб и вторичного продукта С2Н4. СН3СН3 сн2сн2 н2. В одной из первых работ , посвященной исследованию катализаторов ОКМ, в диапазоне температур между 0 С было испытано каталитических составов на основе оксидов различных металлов, нанеснных на оксид алюминия. Было показано, что для селективного образования С2углеводородов необходима температура выше 0С. При меньшей температуре среди продуктов реакции, содержащих углерод, были обнаружены только С и СО. В последующих исследованиях было установлено, что в продуктах реакции также может присутствовать значительное количество водорода. Таким образом, в результате высокотемпературной реакции ОКМ образуется набор продуктов, содержащий С7Н4, С2Н6, СО, Ы2, С, Н и в меньшей степени углеводороды С3 С. Образование кислородсодержащих продуктов, таких как СН3ОН, СН и др. В работах рассматривалось влияние дополнительного инициирования образования метальных радикалов в газовой фазе на выход С2 продуктов и изучалась кинегическая модель процесса ОКМ. В результате было обосновано существование кинетического предела выхода С2 углеводородов, который, скорее всего, определяется процессами в газовой фазе. Авторы также пришли к выводу, что при моделировании процесса ОКМ кроме газофазных реакций, нужно учитывать реакции инициирования образования радикалов и гетерогенно каталитическую реакцию окисления СО и С. Помимо димеризации, радикалы в газовой фазе могут вступить в цепные реакции окисления, приводящие к образованию СО и С. Эксперименты с радиоизотопными метками показали, что при невысокой конверсии большая часть С образуется из СН4, но при значениях конверсии близких к промышленному уровню, С в основном образуется в результате сгорания этилена . Дополнительные эксперименты показали, что это происходит главным образом при гетерогенной реакции. То есть, в качестве катализаторов следует использовать материалы, ингибирующие вторичные реакции с участием С2НЬ но активирующие СН4. Таким образом, создание катализатора, способного не только к гетерогенной генерации метильных радикалов, но и их последующим селективным превращениям, может позволить превзойти предельные значения выхода С2углеводородов. Наиболее активные и селективные катализаторы уже обеспечивают выход С2углеводородов до , но, как правило, при разбавлении метанкислородной смеси инертным газом. На основе изучения кинетики ОКМ предложен гетерогенногомогенный механизм процесса, который в настоящее время считается общепризнанным. СН4 Опов СНз ОНпоя, 1. СН3 газ С2Н6 газ 1.