Синтез и исследование композитных носителей и катализаторов на основе сплавов Ni(Cr), FeZr и их гидридов в алюминий-оксидной матрице

• Автор: Беспалко, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Методы получения синтезгаза

1.1.1. Характеристики процессов получения синтезгаза

1.1.2. Особенности парциального окисления метана в синтезгаз

1.2. Катализаторы реакции парциального окисления метана

1.2.1. Катализаторы на основе неплатиновых металлов

1.2.2. Катализаторы платиновой группы .

1.2.3. Влияние носителя на активность катпизаторов

1.2.4. Каталитические структуры с низким газодинамическим сопротивлением
1.3. Синтез ФншераТропша
1.3.1. Характеристики процесса
1.3.2. Катализаторы синтеза ФишераТропша
1.3.3. Железосодержащие катализаторы
1.3.3.1. Влияние носителя, промотирующих добавок и метода
приготовления на каталитические свойства железосодержащих катализаторов
1.4. Керамометаллические носители и катал изаторы, получаемые из продуктов неполного окисления порошка алюминия в гидротермальных условиях
1.5. Физикохимические свойства 1Ч1Сг и интерметаллидов и их гидридов
1.5.1. Гидриды интерметаллидов ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Приготовление носителей и катализаторов
2.1.1. i
2.1.2. интерметалл иды и их гидриды
2.1.3. Керамометаллические композиты
2.2. Физикохимические методы исследования
2.2.1. РФА
2.2.2. Удельная поверхность
2.2.3. Электронномикроскопические исследования
2.2.4. РФЭС
2.2.5. Дериватографический анализ
2.2.6. Прочность образцов
2.2.7. Истинная плотность образцов
2.2.8. Термопрограмированное восстановление
2.3. Изучение каталитических свойств композитов
2.3.1. Парциальное окисление метана
2.3.2. Синтез ФишераТропша
ГЛАВА 3. КАТАЛИЗАТОРЫ ПАРЦИАЛЬНОГО
ОКИСЛЕНИЯ МЕТАНА В СИНТЕЗГАЗ
3.1. Закономерности терморазложения продуктов ГТО
3.2. Особенности пористой структуры композитов
3.3. Структурные свойства
3.4. Каталитические свойства и устойчивость к термоударам
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. КАТАЛИЗАТОРЫ СИНТЕЗА ФИШЕРАТРОПША НА ОСНОВЕ Хге СПЛАВОВ
4.1. Массивные гидрированные Хге интерметалл иды
4.2. Гидрированные сплавы в АЬОзА матрице
4.2.1. Влияние температуры прокапивания
4.2.2. Влияние размеров частиц активного компонента
4.2.3. Влияние порядка гидрирования
4.3. Пористая структура и особенности каталитических 2 свойств
4.4. Преимущества макропористых композитных материалов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 4
ВЫВОДЫ
Список литературы


Данный прим способен не только повысить стабильность работы таких катализаторов, но и позволяет увеличить их активность за счет включения в композит более дисперсных с более высокой доступной геометрической поверхностью частиц интерметаллида. Поэтому целью данной работы является создание и исследование новых гетерогенных катализаторов ПОМ в синтез газ и СФТ путем совмещения примов, использованных при гидротермальном синтезе пористых алюминийоксидных керметов для капсулироваиия порошкообразных интерметаллидов и их гидридов, с традиционными примами приготовления пропитка, высокотемпературный отжиг. Отработка методик приготовления гранулированных катализаторов для СФТ и блочных структур для ПОМ. Исследование факторов, определяющих активность и селективность ко. ГЛАВА 1. Синтезгазом называют смесь оксида углерода и водорода, в котором соотношение Н2СО может колебаться от 0. В настоящее время синтезгаз можно получать из различных видов сырья природного газа, попутного и нефтезаводских газов, тяжелых фракций нефти, угля, биомассы, городских отходов. Основной метод производства синтезгаза каталитическая конверсия углеводородного сырья. Предложены новые способы получения на базе газового дизельного или ракетного двигателя, методом плазмохимии, с использованием промежуточных оксидов металлов, ионопроводятцих мембран 16. Паровая конверсия метана ПКМ уравнение 1 является эндотермической реакцией, в результате получается синтезгаз с соотношением Н2СО4 мольмоль, что не подходит для реакции получения метанола или СФТ. Протекающая побочная реакция паровой конверсии оксида углерода уравнение 2 приводит к уменьшению выхода синтезгаза 3. Процесс ПКМ проходит при высоких температурах и давлении, вследствие чего требуются большие энергозатраты, громоздкое и дорогостоящее оборудование 7. Получаемый синтезгаз требует дополнительных затрат на сжатие, а избыточное содержание водорода приходится отводить с продувочными газами 2. Углскислотнан конверсия метана УКМ уравнение 3 приводит к получению синтезгаза с низким соотношением Н2СО11, пригодного для получения д и метилового эфира, формальдегида и других продуктов оксосинтеза, но неблагоприятным для синтеза метанола и получения водорода 8. В большинстве случаев исследователей интересует реакция метана с С не сама по себе, а как стадия автотсрмической конверсии уравнение 4 9. Можно также отметить реакцию автотермического реформинга реакция 4, которая является комбинацией эндогермггческой реакции ПКМ или УКМ и экзотермического ПОМ уравнение 5. Основной проблемой автотермической конверсии метана является одновременное проведение реакции СН4С или СНН и СН4О2 на одном и том же катализаторе, поскольку первая реакция протекает на 00еС ниже . Н2, СО, С, с относительными концентрациями, определяемыми реакцией водяного пара уравнение 3. Другим вариантом получения синтезгаза является прямое парциальное окисление метана ПОМ атмосферным кислородом или воздухом, особенности данной реакции будут подробно рассмотрены в следующих разделах. Первые работы по окислительной конверсии метана были выполнены М. Претром в х годах на никелевых катализаторах . Наблюдавшийся процесс в трубчатом реакторе при объемных скоростях, меньше 44 ч1, в интервале температур 00С характеризовался высоко экзотермической реакцией глубокого окисления метана уравнение 6 в первом слое катализатора и эндотермическими реакциями ПКМ и УКМ в последующих слоях. На Рис. Исследования Претра позднее подтвердились в работах на никелевом катализаторе, нанесенном на оксид алюминия. В показано, что только при малых миллисекундных временах контакта УВ, в том числе и метан, окисляются, образуя Н2 и СО, в качестве основных продуктов. Введение в реакционную смесь воды и диоксида углерода позволяет получать синтезгаз с разным соотношением Н2СО. Рис. Схема распределения температуры в проточном реакторе парциального окисления метана в синтезгаз . ПОМ, ниже, чем при ПКМ. В процессе ПОМ образуется значительно меньше водорода, чем при ПКМ, и значительно больше, чем в углекислотной, что является оптимальным для дальнейших синтезов метанола и СФТ.