Кинетика и механизм превращений углеводородов C5-C7 на модифицированном медью и платиной цеолите ZSM-5

• Автор: Ботавина, Мария Александровна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил

1. Литературный обзор.7 стр.

1.1. Особенности каталитических реакций глубокого окисления

углеводородов 7 стр.

1.2 Особенности цеолитов, как катализаторов реакций превращения

углеводородов9 стр.

1.2.1. Общая характеристика цеолитных систем стр.

1.2.2. Адсорбция кислорода, воды, парафинов и ароматических углеводородов на цеолитах типа М5 и силикалите. стр.
1.2.3. Влияние внутриканальной диффузии на кинетику превращения углеводородов на цеолитах. стр.

1.3. Применение цеолитов в качестве катализаторов глубокого

окисления углеводородов стр.

2. Методика эксперимента. стр.

2.1. Катализаторы стр.
2.2. Исходные вещества и система очистки. стр.
2.3. Методика хроматографического анализа стр.
2.4. Кинетические эксперименты. стр.
2.5. Обработка результатов кинетического эксперимента стр.
2.6. Оценка ошибок измерения в кинетических экспериментах стр.
2.7. Методика ХТС эксперимента. стр.
2.8. Обработка результатов ХТС эксперимента стр.
3. Кинетика глубокого окисления углеводородов на катализаторе 2СиЛ8М5. стр.
3.1.1. Окисление нпентана. стр.
3.1.2. Окисление изопентана стр.
3.1.3. Окисление циклогексана стр.
3.2. Сравнение кинетических данных стр.
3.3. Кинетическая модель стр.
5.1. Совместное окисление нпентана и циклогексана стр.
3.5. Окисление толуола стр.
4. Адсорбционные свойства цеолитных катализаторов. стр.
4.1. Адсорбциядесорбция толуола на 5 и СиМ5 стр.
5. Сравнение катализаторов, модифицированных медью и платиной стр.
5.1. Окисление нормального пентана стр.
6. Выводы2 стр.
7. Список литературы.4 стр.
ВВЕДЕНИЕ


На основании совокупности результатов исследования сделаны заключения и выводы о кинетических закономерностях глубокого окисления углеводородов на модифицированных металлами цеолитах типа 5, а так же степени влияния внутриканальной диффузии на процессы превращения углеводородов. ГЛАВА 1. Наряду с общими особенностями, присущими окислительному катализу, реакции глубокого окисления углеводородов в газовой фазе имеют ряд специфических отличий, важных для понимания их кинетических закономерностей 1, 2. Здесь следует упомянуть, что процессы глубокого окисления играют существенную роль при решении задач, связанных с защитой окружающей среды. В таком случае необходимо, чтобы конечными продуктами реакции были только диоксид углерода и вода. При изучении реакций глубокого окисления особое внимание следует уделять следующим моментам. Высокая экзотермичность реакций глубокого окисления может приводить к возникновению в слое катализатора значительных температурных градиентов. Это затрудняет установление стационарного изотермического режима реакции и вызывает искажение экспериментальных данных. При проведении экспериментов необходимо создавать условия, препятствующие возникновению температурных градиентов в зоне реакции. При окислении органических соединений кислородом происходит адсорбция одного или обоих компонентов реакции на поверхности катализатора. При этом из большого числа адсорбированных форм только часть принимает непосредственное участие в реакционном процессе. Остальные формы, находясь на поверхности катализатора, блокируют отдельные е участки, либо вызывают изменение ее свойств. Для глубокого окисления необходимо наличие на поверхности катализатора достаточно большого количества подвижного кислорода. Это могут быть радикалы О или радикальные формы их взаимодействия с углеводородами. В этом случае наиболее вероятно протекание реакции через карбонатнокарбоксилатные комплексы. Если же подвижного кислорода на поверхности катализатора не хватает, промежуточные соединения реагируют с О2 из газовой фазы, образуя радикалы и перекиси, которые потом доокисляются в газовой фазе. В некоторых случаях промежуточные соединения чаще всего радикалы, образуясь на поверхности катализатора, затем переходят в объем и там продолжают реакцию 1, 3 5. Появление гомогенной составляющей реакции зависит от природы катализатора и окисляемого вещества, а также от условий осуществляемого процесса. Стехиометрия реакций глубокого окисления, как правило, исключает возможность протекания этих процессов по одностадийному механизму, поскольку в данном случае весьма незначительна вероятность одновременного взаимодействия большого числа молекул. СпНт о2 С Н. Последовательный механизм, как правило, приводит к меньшим скоростям реакции, чем прямое окисление до СО2 и Н2О без вылета промежуточных продуктов мягкого окисления в газовую фазу 5, 6. В качестве промежуточных продуктов может образоваться также большое число взаимопревращающихся соединений. В результате появляется вероятность протекания реакции одновременно по нескольким маршрутам, что приводит к усложнению кинетических зависимостей. Практическая необратимость процессов глубокого окисления позволяет в кинетических расчетах не учитывать степень приближения системы к состоянию равновесия, а так же избавляет от необходимости учитывать влияние обратной реакции. Указанные закономерности носят корреляционный характер и в известной степени противоречат соответствующим закономерностям мягкого окисления, однако именно их необходимо учитывать при установлении кинетических моделей процессов глубокого окисления. Обладая рядом уникальных свойств, синтетические цеолитные системы находят широкое применение в качестве эффективных катализаторов целого ряда промышленных процессов. Большое значение и распространение получили металлосодержащие цеолитные системы. По сравнению с другими катализаторами цеолиты обладают рядом особенностей, обусловленных их пористой структурой, что необходимо иметь в виду при проведении научных исследований.