Исследование кинетических закономерностей и причин дезактивации катализаторов окисления диоксида серы

• Автор: Беляева, Наталья Павловна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 209 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

Глава I. Обзор литературы

I. Активный компонент ванадиевых катализаторов

2. Кинетические уравнения

3. Влияние внутренней диффузии

4. Причины дезактивации ванадиевых катализаторов

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Глава 2. Кинетические закономерности, реакции окисления

диоксида серы

I. Методика эксперимента

2. Кинетика реакции в условиях второй стадии
контактирования
3. Кинетика окисления диоксида серы под давлением
4. Кинетическое описание окисления диоксида серы
на промышленном зерне катализатора
5. Оптимальная структура катализатора
Глава 3. Изучение влияния базовых превращений на
активность ванадиевых катализаторов
I. Гистерезис каталитической активности по
конверсии
2. Влияние состава активного компонента и пористой
структуры носителя на кристаллизацию активного компонента
3. Растворение кристаллической фазы
Глава 4. Причины изменения активности ванадиевых
катализаторов в промышленных условиях
вывода
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Таким образом, на основании результатов, полученных Киннеем при исследовании отдельных стадий каталитической реакции, нельзя сделать однозначного вывода о механизме протекания реакции. О ,
3. Уд О5 ш
реакции определяется стадией разложения г. В результате широкого исследования механизма и кинетических закономерностей окисления диоксида серы на ванадиевых катализаторах, выполненного в Институте катализа СО АН СССР с применением метода ЗПР АО,,, было установлено, что окисление диоксида серы может протекать по двум различным механизмам. При малых концентрациях триоксида серы низкие конверсии реакция протекает через попеременное окислениевосстановление катализатора по окислительновосстановительному механизму. При достаточно высоком содержании триоксида серы в реакционном газе область высоких конверсий реализуется преимущественно ассоциативный механизм, протекающий без изменения валентности ванадия. Изучение стационарного состава катализатора при высоких концентрациях триоксида серы АО показало, что в этом случае стационарный состав катализатора определяется только концентрациями окислов серы и не зависит от концентрации кислорода. В работах Пономарева и др. Наблюдается существенное различие между значениями Кр, определнными по уравнениям 13 и 15. Авторы , справедливо отмечают, что тепловой эффект первой стадии, найденный Марсом и Мэссном 3 кджмоль, превышает тепловой эффект всей реакции. Это заставляет сделать нелогичное предположение об эндотермичности второй стадии. Значение энтальпии для первой стадии реакции, определнное в ,, составляет всего ,2 кджмоль. Применение нестационарных кинетических методов значительно дополнило информацию о взаимодействии компонентов реакционной среды с активным компонентом катализатора. В результате изучения отдельных стадий процесса при вариации температуры и состава реакционной среды было показано наличие быстрых и медленных релаксаций скорости, выявлена их природа установлено, что быстрые релаксации обусловлены каталитическим процессом, медленные релаксации связаны с побочным процессом образованием неактивной фазы, уточнены детали механизма, определены константы скорости и энергии активаций отдельных стадий. Здесь стадии 14 относятся к ассоциативному механизму, стадии I, 46 окислительновосстановительному. Уд и УО условно обозначают активный компонент катализатора в окисленном и восстановленном состояниях. Соответствие между схемой механизма и найденными экспериментально кинетическими закономерностями, а также физикохимическими процессами в катализаторе говорит о том, что предложенная схема в основном правильно отражает физикохимические процессы, протекающие в катализаторе. Однако в этой схеме оставался неясным вопрос о взаимодействии кислорода с ванадием, о природе образующихся промежуточных соединений. Это подтверждается и наблюдаемым в большинстве работ первым порядком реакции по кислороду. Следовательно, при превращении одного активного комплекса в реакции должны участвовать две молекулы и одна молекула кислорода. Между тем, большое число схем механизма реакции, в том числе и приведнная здесь схема 16, включают одну молекулу диоксида серы и полмолекулы кислорода. В недавних исследованиях, проведнных в ИК СО АН СССР, с помощью быстродействующей релаксационной техники авторам удалось разделить и исследовать процессы физической релаксации, обусловленные абсорбцией компонентов газовой фазы в расплаве, и химической, определяемой стадиями каталитического превращения. Из характера взаимодействия компонентов реакционной смеси с расплавом авторы заключили, что, вероятнее всего, кислород присоединяется к биядерному ванадиевому комплексу в молекулярной форме, образуя реакционноспособный пероксид. Последовательно реагируя с двумя молекулами диоксида серы, пероксид образует сульфитный комплекс, в координационной сфере которого происходит взаимодействие с молекулярным кислородом. Внедрение молекулярного кислорода в координационную сферу возможно в результате координационной ненасыщенности промежуточного комплекса либо за счт лигандного обмена.