Модифицирование никелевых катализаторов пароводяной конверсии метана диоксидом церия

• Автор: Яковлева, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Оглавление

.3.2. Характеристики нанесенных катализаторов СеуА

И.3.2.1 .Морфология

.4. Тестирование синтезированных катализаторов

при проведении пароводяной конверсии метана

.4.1. Тестирование порошкообразных композиций ИСе

Н.4.1.1. Реастор

Н.4.1.2. Схема установки

.4.2. Тестирование нанесенных катализаторов

.4.2.1. Реактор

.4.2.2. Схема установки

.5. Тестирование нанесенных катализаторов
при низких температурах
.5.1. Реактор
.5.2. Схема установки
.6. Уравнения для расчета материального баланса
и показателей активности катализаторов
III. Результаты исследований и их обсуждение
III. 1. Характеристика активности порошкообразных композиций МСеЭ2
1.2. Характеристики нанесенных катализаторов
1.2.1. Зависимость степени конверсии от условий эксперимента
для катализатора МЮСеуА
1.2.2. Зависимость степени конверсии от условий эксперимента
для катализатора СеМЮуА
1.2.3. Пороговая активность нанесенного катализатора СеМЮуА в реакции сдвига пароводяного равновесия и метанирования
1.3. Температурная зависимость конверсии метана
1.4. Адсорбция криптона и водорода на катализаторах ЫЮСеуЛ и СеЫЮуА
Оглавление
IV. Обсуждение результатов исследования
IV Принципы подхода к характеристике активности катализаторов
1У.2. Сопоставление активности синтезированных катализаторов
с величинами, приводимыми в литературе
IV.3. Энергия активации никелевых катализаторов
пароводяной конверсии метана
У.4. Представления о механизме пароводяной конверсии метана
на катализаторе М1СеуА0з
У.5. Природа активных центров и механизм их каталитического действия
V. Выводы
VI. Список литературы
VII. Приложение
Оглавление
Введение


Неудивительно поэтому, что в последние лет заметно увеличилось число публикаций, авторы которых ставят перед собой задачу создания нанесенных катализаторов, активность которых значительно превосходит уровень промышленных аналогов. Значительные успехи в этом вопросе были достигнуты при использовании носителей на основе оксидов циркония, церия, твердых растворов СеЮ2, СеЬа3 9. Подобные исследования были начаты в г на кафедре физической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева в кооперации с Институтом Водородной Энергетики при Федеральном научном центре Курчатовский Институт по заказу Каталитического Центра Барселонского Университета в период с по гг. Результаты выполненных экспериментов показали, что традиционные никелевые катализаторы, нанесенные на АОз, после модифицирования оксидом церия приобретали более высокую активность и отличались повышенной устойчивостью к эффекту закоксовывания. В данной работе будет дана лишь самая общая характеристика процесса апроводяной конверсии метана в аспектах, имеющих значение для планирования эксперимента в диссертационной работе и для и обсуждения ее результатов. Состав продуктов реакции определяется условиями се проведения температурой, давлением, соотношением между реагирующими веществами, а также зависит от кинетических факторов. Обычно процесс пароводяной конверсии метана описывают с помощью двух последовательно протекающих реакций. СН4 Н СО 3 Н2, Д г 6,1 кДжмоль 2. СН 2 Н С 4 Н2, Д, 5,0 кДжмоль 2. Таким образом, основными продуктами риформинга метана являются водород, оксид и диоксид углерода. На рис. НСН4 2 все термодинамические расчеты выполнены с помощью базы термодинамических данных i, Vi 3. Рис. Например, при температуре 0С равновесная газовая смесь включает 6, СО, 8,2 С, , Н2 и 8, непрогеагировавшего метана. Тогда как при 0С степень конверсии метана уже превосходит , т. Влияние мольного отношения и температуры на степень конверсии метана показано на рис. Расчетные значения парциального давления водорода отнесены к газу, получаемому после конденсации паров воды при выходе из реактора. Как видно, конверсия метана рис. С. При температуре выше 0С концентрация водорода достигает , а степень конверсии метана приближается к 1. Данные, приведенные на рис. СО и С. С ростом мольного отношения НСН4 при заданном значении температуры концентрация СО в газовой смеси понижается рис. С с повышением содержания паров воды возрастает рис. Понижение концентрации СО при повышении отношения Н2ОСН4 обусловлено развитием реакции пароводяного сдвига реакция 1. Т.к. Рис. Зависимость степени конверсии метана а и изменение содержания водорода в сухом газе б от температуры при Н2ОСН4 . А
Рис. Поскольку риформинг метана протекает с увеличением объема образующихся веществ, повышение давления рис. Рис. Как видно из рис. С влияние давления на глубину превращения выражено слабо, что вполне естественно, поскольку конверсия в этом случае составляет около 0. Главной технологической проблемой пароводяной конверсии метана является снижение скорости процесса, обусловленное отложением углерода на поверхности катализатора, приводящее к его дезактивации. Отложение углерода закоксовывание является достаточно сложным процессом, который, как полагают в настоящее время, развивается по двум различным механизмам. Это заключение основывается на результатах изучения никелевых катализаторов с помощью электронной микроскопии , показавших, что на поверхности катализатора при температуре выше 0С кокс отлагается в виде углеродных нитей или трубок i. С на поверхности катализатора образуются зародыши кокса в виде пиролитического углерода инкапсулированный углерод. Рис. Влияние температуры на скорость образования углерода Гс. Основываясь на этом, образование углерода при низких температурах, связывают с развитием реакции Будуара рис. СО С СОг, 8 2, кДжмоль, . СН4 С 2 Н2, , кДжмоль 7. Изучение механизма и кинетики пароводяной метана было предметом многочисленных исследований, выполненных за последние лет. Обобщение публикаций по этой теме сделано в работе , опубликованной в г. Там же сформулированы общие положения о механизме и кинетике данной реакции.