Усовершенствование технологии железохромового катализатора для паровой конверсии монооксида углерода

• Автор: Андрианасулу Нуфинирина Тинасуа
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 133 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 .Литературный обзор.

1.1. Область промышленного применения железохромовых катализаторов.

1.2. Сырье и способы приготовления гетерогенных железохромовых катализаторов.

1.3. Природа активного компонента.

1.4. Теоретические основы получения оксида железа из растворов

1.4.1. Гидролиз и осаждение железа из растворов его солей.

1.4.2. Состав и структура твердой фазы.

1.4.3. Факторы, влияющие на свойства осадков.

1.5. Измельчение и механическая активация твердых тел.

1.5.1. Измельчение и механическая активация твердых тел.
1.6. Экструзионное формование катализаторы ых масс.
1.6.1. Основные методы регулирования свойств формовочных масс.
1.7.Выводы и постановка задачи.
2. Экспериментальная часть.
2.1. Реактивы, и методики приготовления и исследования образцов.
2.2. Приборы и методы исследования.
2.3. Математическая обработка результатов эксперимента на ЭВМ.
3. Влияние условий осаждения на свойства, получаемого осадка гидроксида железа.
4. Получение оксида железа.
4.1. Термолиз гидроксида железа.
4.2. Механическая активация гидроксида и оксида железа.
4.3. Седиментационный анализ гидроксида и оксида железа.
5. Изучение массообменных процессов при взаимодействии
оксида железа с хромового кислоты.
5.1. Исследование процесса растворения оксида и гидроксида железа.
5.2. Приготовление формовочных масс и экструзионное
формование катализаторов.
6. Исследование физикохимических характеристик
железохромовых катализаторов.
6.1. Кинетический анализ активации железохромовых
катализаторов в восстановительной среде.
6.2. Механическая прочность и пористость катализатора.
6.3. Изучение активности железохромового катализатора.
6.4. Разработка принципиальной технологической схемы
приготовления железохромового катализатора.
Выводы.
Литература


От применяемого сырья зависит качество катализатора, а от используемой технологии производительность и удобство ведения технологического процесса, особенно в отношении осаждения, фильтрации и промывки осадков, что тесно связано с качеством конечного продукта /9/. Выбор исходных веществ определяется, прежде всего, составом будущего катализатора, а также рядом других соображений, в том числе содержанием примесей, дефицитностью вещества и его ценой ! Основным компонентом железохромовых катализаторов является оксид железа (-%), поэтому его физико-химические свойства определяют качество катализатора. Для приготовления железохромовых катализаторов оксид железа получают преимущественно разложением карбоната или гидроксида железа, осаждаемых из сульфата закисного железа раствором карбоната аммония или аммиаком. В случае применения на последующих стадиях переработки газа катализаторов, для которых сернистые соединения являются ядами, перед пуском системы необходимо проводить обессери вание среднетемпературного катализатора. Обессеривание проводится в среде восстановителя Н2, СО и избытка водяного пара, соотношение пар/газ - 3 при рабочих температурах до остаточной концентрации сероводорода в газе не более 0,5 мг/м3. H2S /6/. В промышленности этот способ не нашел применения вследствие сложности операции окисления больших объемов катализатора, а также низкой механической прочности получаемых контактов. В ряде работ предлагаются бессернистые катализаторы на основе Fe2C>3, они содержат добавки оксидов калия, алюминия, магния, свинца, меди /-/. Отсутствие в катализаторах сернистых соединений достигается за счет замены сырья сернокислого - на азотнокислое железо. Контакты готовят соосаждением компонен тов из азотнокислых солей растворами аммиака или щелочи. Такие катализаторы уступают по прочности и термоустойкости контактам, полученным методом смешения. Анализ литературных данных показал, что па эксплуатационные свойства сложных многокомпонентных каталитических систем, которыми являются железосодержащие оксидные катализаторы, существенное влияние оказывает способ приготовления //. Поскольку в процессе формирования катализатора наблюдаются значительные изменения в его фазовом составе, основная функция способа приготовления заключается в синтезе определенной химической структуры, проявляющей активность в той или иной реакции. В частности, методы получения железосодержащих оксидных катализаторов ориентированы на формирование гомогенной фазы с равномерным распределением железа и хрома, из которой в условиях промышленной эксплуатации формируется активный компонент //. Наиболее употребительные способы получения катализаторов можно разделить на три класса. К первому отнесем методы, включающие стадии гелеобразования и осаждения, ко второму классу- методы, базирующиеся па термическом разложении исходных веществ. К третьему классу отнесем методы, основанные на механическом смешении компонентов: смешение сухих и гелеобразных компонентов «сухое смешение» и смешение в присутствии воды или жидкости, способствующей более полному взаимодействию между компонентами, так называемое «мокрое смешение». При приготовлении гетерогенных катализаторов жидкой фазой обычно являются водные растворы солей, щелочей, кислот, поверхностноактивные вещества или чистая вода. Во многих случаях активный компонент готовят с использованием реакций, относящихся к разным классам, и применяемый метод трудно отнести к той или иной группе /5/. Известно, что при соотношении нар-углеводород 3,З-нЗ, 5 на классических железохромовых катализаторах идет образование фазы карбида железа. Наличие этого соединения уменьшает механическую прочность контакта. Кроме этого, карбид кальция ведет себя как катализатор реакции Фишера-Тропша, но которой в качестве побочных продуктов являются углеводороды. Добавка соединений меди в катализатор предотвращает образование карбидной фазы в условиях работы при соотношении пар-углерод до 2. О техническом уровне отечественных катализаторов в сравнении с лучшими зарубежными образцами можно судить по даншлм табл.