Каталитическое окисление оксида углерода

• Автор: Александрова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Особенности каталитического окисления СО

1.1.1 Конверсия СО водяным паром

1.1.2 Окисление СО кислородом воздуха

1.2 Состав и физикохимические свойства Сисодержащих катализаторов

1.2.1 Свойства промышленных катализаторов конверсии оксида углерода водяным паром

1.2.2 Катализаторы окисления СО кислородом воздуха.

1.3 Методы синтеза Сисодержащих катализаторов.

1.4 Экстракционнопиролитический метод приготовления Сисодержащих катализаторов

1.5 Выбор и обоснование параметров режима восстановления катализаторов .

1.6 Заключение по литературному обзору.

2 МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ НОСИТЕЛЕЙ И СиСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ.
2.1. Характеристика исходных материалов
2.2. Получение многокомпонентных Сисодержащих катализаторов.
2.3 Синтез катализаторов методами осаждениясмешения и механохимической активации.
2.3.1. Получение катализаторов методом осаждениясмешения
2.3.2 Синтез катализаторов методом механохимической активации
2.4 Экстракционнопиролитический способ получения Сисодержащих катализаторов на алюмохромовом носителе
2.4.1 Методика синтеза алюмохромового носителя
2.4.2 Получение экстрактов металлов
2.4.3 Синтез катализаторов методом пропитки носителя экстрактами
2.5 Описание методики определение параметров пористой структуры синтезированных образцов.
2.6 Определение механической прочности гранул носителей и катализаторов на раздавливание.
2.7 Методики изучения химического и фазового состава оксидных носителей и катализаторов
2.8 Методика определения концентрации ионов меди в экстракционном растворе.
2.9 Определение активности синтезированных катализаторов.
2.9.1 Конверсия оксида углерода водяным паром
2.9.2 Окисление оксида углерода кислородом воздуха.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАТАЛИЗАТОРОВ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДАМИ ОСАЖДЕНИЯСМЕШЕНИЯ И МЕХАНОХИМИЧЕСКИМ АКТИВИРОВАНИЕМ.
3.1 Изучение параметров пористой структуры и прочностных свойств образцов.
3.2 Исследование химического и фазового состава синтезированных образцов
3.3 Исследование каталитической активности образцов, полученных методом осаждениясмешения и механохимическим активированием.
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАТАЛИЗАТОРОВ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЭКСТРАКЦИОННОПИРОЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ.
4.1 Обоснование выбора носителя и количества пропиток алюмохромового носителя экстрактами металлов
4.2 Изучение пористой структуры и прочностных свойств носителя и
синтезированных образцов.
4.3 Исследование химического и фазового состава образцов.
4.4 Исследование каталитической активности образцов
4.5. Обоснование параметров синтеза Сисодержащих катализаторов
окисления СО.
Выводы.
Литература


Процесс обычно проводят при соотношении паргаз 0,,8, формирующемся после конверсии метана. Промежуточное удаление диоксида углерода связано с дополнительными затратами и используется обычно, когда требуется получить очень чистый водород. Взаимодействие СО с водяным паром происходит только в присутствии катализаторов, и температура начала процесса зависит от их активности. Причем нижний предел температуры определяется условиями конденсации водяного пара, поскольку существующие катализаторы предназначены для работы в газовой фазе. Так как реакция протекает с выделением теплоты и температура в слое катализатора повышается, то для получения высокой степени превращения следует начинать процесс при минимальной температуре, а также необходимо организовать промежуточный отвод теплоты между слоями катализатора в случае многополочного реактора. Процесс окисления оксида углерода до диоксида является одной из важнейших реакций каталитической очистки технического газа. Разработка катализаторов, способных осуществлять процесс окисления при низких температурах, вплоть до комнатной и высокой относительной влажности, при этом не отравляющихся парами воды, является актуальной проблемой, поскольку позволит в значительной мере снизить энергозатраты на очистку, что особенно существенно при слабоконцентрированиых, например, вентиляционных газах . СО 0,5О2 С 1. Н2 0,5О2 Н 1. Обе реакции можно считать необратимыми, и следовательно, достигают, практически, 0ного превращения. При проведении этих процессов возможно использование катализаторов на основе благородных металлов. Основные показатели процесса с применением платинового катализатора температура от до 0С объемная скорость газа от 0 до 0 ч1 соотношение СОО, степень окисления СО от до срок службы катализатора более 2 лет. Изучение кинетики окисления СО кислородом воздуха показало, что механизм окисления зависит от температурного режима проведения процесса. При низких температурах наблюдается механизм ассоциативного типа, переходящий при повышенных температурах в механизм раздельного взаимодействия реагентов с катализатором . Для механизма ассоциативного типа характерны более низкие теплоты активации, что способствовало бы их протеканию в области низких температур. Дальнейшие исследования подтвердили, что при температурах выше С применима схема попеременного восстановленияокисления поверхности катализатора, вследствие низких скоростей восстановления. В этих условиях выполняется кинетическое уравнение 1. К2 Рсо 1. К 0,3 Т 9,7 1. СО, температура в слое катализатора повышается на С. Нижний предел температуры ограничен точкой росы и составляет в условиях рассматриваемых агрегатов С, так как конденсация влаги на низкотемпературном катализаторе НТК приводит, как правило, к его разрушению . На катализаторах НТК получается технологический газ с содержанием СО 1 об. СО исчерпывающим гидрированием до метана на никелевых катализаторах. В таблице 1. СО водяным паром, которые используются при оценке качества различных НТК ,. Имеющиеся в литературе данные ,, относительно оптимального состава НТК очень разрозненны, однако авторы рекомендуют менять соотношение в пределах от 0, до . Выбор таких соотношений компонентов диктуется достижением заданной производительности и установленного срока службы катализатора. Повышенное содержание в составе кон тактной массы оксида меди, который является главным компонентом, обеспечивающим низкотемпературную конверсию СО, объясняется необходимостью взаимодействия с другими ингридиентами оксидами цинка, хрома, алюминия и другими промоторами, что увеличивает селективность, термостабильность и активность катализатора. В большинстве своем соотношение компонентов в контактной массе подбирают опытным путем с учетом особенностей проведения процесса. В промышленных катализаторах медь находится в виде оксида или соединений шпинельного типа. При восстановлении образуется значительное количество металлической меди. Таблица 1. Содержаниена прокаленное вещество, меди на СиО хрома на Сгз цинка на алюминия на АЬОз ,,0 .