Катализаторы синтеза углеводородов из CO и H2 с различной природой активных компонентов

• Автор: Семёнов, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 117 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Теоретические основы производства катализаторов синтеза углеводородов из СО и Н

1.1 Общие сведения об оксидах металлов подгруппы железа и методах их приготовления

1.2. Восстанавливаемость оксидов и катализаторов

1.3. Хемосорбция СО восстановленными металлами

1.4. Синтез углеводородов из СО и Н2 и активность

контактных масс

2. Методы проведения экспериментов

2.1. Определение удельной поверхности

2.2. Анализ фазоструктурного состояния

2.3. Определение содержания металлов в образцах
2.4. Метод температурнопрограммированного восстановления
и определение степени восстановленности образцов
2.5. Адсорбция СО
2.6. Исследование каталитических свойств
2.6.1. Метод исследования и критерии оценки
2.6.2. Условия испытания катализаторов в синтезе
углеводородов из СО и Н
3. Исследование оксидов железа, кобальта и никеля
3.1. Получение оксидов
3.2. Фазовый состав
3.3. Удельная поверхность
3.4. Температурнопрограммированное восстановление
4. Кинетика восстановления оксидов никеля, кобальта
и железа
4.1. Т еоретические предпосылки
4.2. Математическая модель процесса
5. Исследование адсорбционных и каталитических
свойств восстановленных металлов
5.1. Термодесорбция СО
5.2. Активность катализаторов
6. Обсуждение результатов и выводы
Литература


Характер исходного соединения и этот комплекс химических процессов определяют в итоге физико-химические и каталитичесие свойегва активного компонента и катализатора. Основные задачи работы - изучить закономерности восстановления оксидов и хемосорбции СО на восстановленных металлах полученных из различных соединений, определить взаимосвязь восстанавливаемости оксидов и сорбционных свойств восстановле! СО и Н2 с регулируемой селективностью. Исследования выполнены на кафедре технологии неорганических веществ Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического университета). Одним из основных факторов, определяющих условия процесса синтеза углеводородов и возможные направления реакции, является катализатор. В качестве активного компонента широко используют 4» металлы подгруппы железа: железо, кобальт и никель. На формирование активного компонента и его свойства оказывает влияние способ приготовления, в том числе природа исходных соединений, условия перевода исходных соединений в активное состояние. Оксид железа (II) образуется в виде черного пирофорного порошка при нагревании оксалага железа в вакууме. РеО до высокой температуры делает его менее реакционноспособным. Кристаллический РеО можно получить только в равновесных условиях при достаточно высокой температуре с последующим быстрым охлаждением системы. При более низкой температуре РеО неустойчив и разлагается на Ре и Ре4 //. РсгОз-оксид красно-коричневого цвета. Ре2Оз имеет структуру корунда, но ионы кислорода образуют гексагональную плотную упаковку, в которой атомы Ре+3 занимают октаэдрические пустоты. Ре2Оз образуется при осторожном окислении Ре4. Это соединение имеет кубическую плотноупакованную структуру из ионов кислорода, в которой ионы Бе*3 беспорядочно распределены по октаэдрическим и тетраэдрическим пустотам/-/. Ре4-смешанный оксид Ре2СЬ и РеО . Он встречается в природе в виде черных кристаллов минерала магнетита, имеющих октаэдрическое строение. Ре4 можно получить сильным прокаливанием Ре2Оз (выше °С) или нагреванием Ре3 до 0 °С в вакууме. Ре4 имеет структуру обратной шпинели. Все ионы Ре+2 занимают октаэдрические пустоты, а ионы Ре+3 распределены поровну в тетраэдрических и октаэдрических пустотах кубической плотной упаковки, образованной ионами кислорода /-/. СоО (вещество оливково-зеленого цвета) легко можно получить взаимодействием металла/-/ с кислородом при высокой температуре, а также пиролизом карбоната или нитрата и другими способами. Оксид кобальта (II) имеет структуру каменной соли и при обычной температуре ангиферромагнитен. Сжигание СоО при 0-0 °С в атмосфере кислорода приводит к образованию оксида Соз. Со4 представляет собой простую шпинель, в которой ионы Со+2 занимают тетраэдрические пустоты, а диамагнитные ионы Со+3 -октаэдрические. С. При температуре более 0°С идет диссоциация СО4 на кислород и СоО. Трехвалентный оксид кобальта Со2Оз можно получить неполным дегидрированием гидроксида кобальта (III). Конечный продукт имеет формулу пСо3*тН и его полное дегидратирование приводит к отшеплению кислорода и образованию СО4. Существование чистого (безводного) Со3 до сих пор не доказано//. Образуется при нагревании гидроксида, карбоната, оксапата или нитрата никеля. ЫЮ не растворяется в воде, но легко растворяется в кислотах. Существование безводных оксидов никеля (III) и (IV) не доказано/-/. Как уже отмечалось, восстановленные металлы подгруппы железа используются как активные компоненты катализаторов в процессах гидрирования. Активный компонент катализаторов перед синтезом претерпевает стадию восстановления из оксидной фазы. Его реакционная способность во многом зависит от химической прсдистории оксида, т. Прокаливая различные соединения, можно получать оксиды с разными физико-химическими характеристиками. Оксиды железа, кобальта и никеля можно получить взаимодействием простых веществ с кислородом, прокаливанием гидроксидов, солей (карбонатов, сульфатов, сульфитов, нитратов и т. Разложение солей - процесс, идущий с потерей кристаллизационной воды.