Термодинамические основы процесса регенерации катализатора "никель на кизельгуре" с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса

• Автор: Галлямов, Рустам Фаилович
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение.

Глава I. Свсрхкритическис флюидные среды в задачах регенерации катализаторов.

1.1. Каталитические системы в химии и нефтехимии.

1.2. Промышленные методы регенерации катализаторов.

1.2.1. Промышленный процесс регенерации катализатора гидроочпетки.

1.3. Анализ процессов регенерации катализаторов сточки зрения их эффективности и удовлетворения требованиям ресурсо и энергосбережения.

1.4. Сверхкритические флюидные технологии в каталитической химии.

1.5. Обзор использования свсрхкритичсского флюидного экстракционного процесса для регенерации катализаторов.
Выводы.

Глава . Сверхкритические флюидные среды и их свойства.

2.1. Природа критического состояния.

2.2. Свойства вещества в окрестности кри тической точки.
2.3. Растворимость веществ в еверхкритических флюидных растворителях.
2.4. Методы описания растворимости.
2.4.1. Теоретические методы описания растворимости.
2.4.2. Эмпирические методы описания растворимости.
Выводы.
Глава III. Экспериментальная реализация метода исследования
растворимости веществ в сверхкритичсском растворителе и сверхкритического флюидного экстракционного процесса.
3.1. Экспериментальные методы исследования растворимости веществ в еверхкритических флюидных растворителях.
3.1.1. Статический метод.
3.1.2. Динамический метод.
3.2. Экспериментальная установка для исследования растворимости
веществ в сверхкритическом растворителе и сверхкритического флюидного экстракционного процесса.
3.2.1. Ячейка высокого давления.
3.3. Результаты пробных измерений.
3.4. Методика проведения экспериментов.
3.5. Оценка погрешностей проведенных измерений.
Выводы.
Глава IV. Исследование процесса регенерации катализатора никель на
кизельгуре методом СКФЭ.
4.1. Характеристика исследуемого объекта.
4.2. Определение состава дезактивирующих катализатор
соединений кокса.
4.3. Исследование растворимости компонентов кокса в сверхкритическом диоксиде углерода.
4.4. Результаты описании растворимости М,Ыдиметилформамида с использованием уравнения ПенгаРобинсона.
4.5. Регенерация катализатора никель на кизельгуре с использованием СФКЭ процесса.
4.6. Результаты исследований активности регенерированных образцов катализатора.
Выводы.
Глава V. Растворимость металлоорганических комплексов в
сверхкритическом диоксиде углерода.
5.1. Формирование ннкельорганического комплекса .
5.2. Обзор работ по растворимости органических комплексов на основе никеля в сверхкритическом диоксиде углерода.
5.3. Исследование растворимости металлорганического комплекса
на основе магния и трилона Б.
Выводы.
Заключение.
Литература


Адсорбция представляет собой явление, связанное с уменьшением количества газа при соприкосновении газа адсорбата с твердым телом адсорбентом, и заключается в некотором уплотнении газа на поверхности твердого тела. Различают физическую адсорбцию и хемосорбцию в зависимости от того, какова природа сил, вызывающих это концентрирование молекул адсорбата у поверхности твердого тела. Если эти силы имеют такую же природу, как и молекулярное взаимодействие в газах, жидкостях и твердых телах, то говорят о физической адсорбции. При хемосорбции проявляются силы
взаимодействия химической природы молекулы адсорбата теряют свою индивидуальность, образуя поверхностные соединения с адсорбентом. При протекании каталитических процессов основная роль принадлежит хемосорбции, или активированной адсорбции, результатом которой является образование активированного комплекса адсорбции неустойчивого промежуточного соединения между реагентом и катализатором. Стадия активированной адсорбции определяет специфичность действия катализаторов в отношении различных реакций. Если химическая связь реагента с адсорбентом слишком сильная, разрушение образовавшегося комплекса, ведущее к образованию продуктов, затрудняется. Если же связь адсорбента и адсорбата слишком слабая, близкая по своей природе к физической адсорбции, то в молекуле адсорбата не происходит разрыхления связей, приводящего к снижению энергии активации каталитического процесса по сравнению с некатал ити чески м. Вслед за адсорбцией происходит собственно поверхностная химическая реакция, которая заключается либо в перегруппировке активированного комплекса адсорбции, либо во взаимодействии одного адсорбированного реагента е молекулами другого реагента. Механизм этой реакции может быть различным от него зависит и вид кинетического уравнения. В результате поверхностной реакции образуется адсорбированный продукт. Следующим этапом процесса является десорбция продукта с поверхности катализатора. На этом этапе также проявляются специфические свойства катализатора энергия связи адсорбированного продукта и адсорбента должна быть такой, чтобы десорбция в объем не вызывала затруднений. Десорбированные газообразные продукты диффундируют из пор к внешней поверхности катализатора обратная внутренняя диффузия. Газообразные продукты диффундируют от поверхности катализатора в газовый поток через пограничную пленку, окружающую зерно катализатора. Таким образом, гетерогеннокаталитическая реакция на поверхности твердого катализатора это сложный многостадийный процесс. Наблюдаемая общая скорость каталитической реакции зависит от относительных скоростей нескольких различных по своей физической и химической природе стадий. Для проведения промышленных процессов, подбор катализаторов является чрезвычайно сложной задачей. Катализаторы очень специфичны по отношению к различным химическим реакциям. Существующие теории катализа объясняют эту специфичность рядом энергетических и геометрических факторов, в результате влияния которых данный катализатор воздействует на скорость только одной реакции или очень узкой группы реакций. Твердые катализаторы это, как правило, высокопористые вещества с развито внутренней поверхностью, характеризующиеся определенной пористой и кристаллической структурой, активностью, селективностью и рядом других технологических характеристик . Катализаторы, используемые в промышленности, всегда содержат металл в более пли менее высокой степени дисперсности, так как величина поверхности данного количества металла должна быть выше. Массивный металлический катализатор работает только своей поверхностью, которая составляет, по количеству действующего каталитически вещества, ничтожную долю всей массы катализатора. Поэтому уже давно стали использовать нанесенные катализаторы, в которых слой активного вещества тонко распределен на носителе. В результате повышается устойчивость частиц металла к спеканию, и в то же время они сохраняют свою доступность для реактантов. В качестве носителей чаще всего используют вещества с высокоразвитой поверхностью уголь, силикагель, алюмагель, асбест, пемзу, кизельгур, стекло, фарфор и др.