Катализатор конверсии оксида углерода водяным паром на основе соединений типа перовскита и шпинели

• Автор: Курочкин, Вадим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Физикохимические основы и технологические

процессы получения оксидов и гидроксидов железа .

1.1.1. Физикохимические основы процессов окисления железа

1. 1.2. Основные закономерности получения оксидов и

гидроксидов железа

1.1.3. Основные технологические процессы

получения оксидов железа

1.2. Мехапохимичсский синтез компонентов катализагорных

масс с использованием металлических порошков.
1.3. Роль активирующих добавок железооксидных катализаторов
1.4. Механохимическая активация как основа энерго
и ресурсосберегающих технологий.
1.5. Физикохимические свойства ферритов различных металлов
1.5.1. Типы упаковки ионов и химическая связь в ферритах.
1.5.2. Ферриты с гексагональной структурой.
1.5.3. Ферриты со структурой шпинели.
1.5.4. Ферриты со структурой перовскита
1.6. Влияние механической активации на
каталитические свойства ферритов.
1.7. Экструзионное формование катализаторных масс
1.8. Выводы и постановка задачи исследования.
Экспериментальная часть
Глава 2. Методики, приборы и методы исследования
Глава 3. Механохимический синтез активных оксидов железа
и меди из металлических порошков
3.1 Механохимическое окисление порошка
а,
металлического железа Л
3.1.1. Механохимическое окисление железа
в присутствии твердых окислителей.
3.1.2. Механохимическое окисление железа
жидкими и газообразными окислителями .
Механохимическое окисление железа кислородом
Механохимическое окисление железа в присутствии воды .
Механохимическое окисление железа
парокислородной смесыо.
3.2. Механохимическое окисление порошка металлической меди.
Глава 4. Механохимический синтез ферритов и исследование
их каталитических свойств
4.1. Закономерности структурных изменений в оксидах металлов, происходящие иод влиянием механической активации.
4.2. Механохимический синтез ферритов свинца, марганца,
меди, магния, цинка, калия, лантана, кальция.
4.2.1. Механохимический синтез феррита свинца
4.2.2. Механохимический синтез феррита марганца.
4.2.3. Механохимический синтез феррита меди.
4.2.4. Механохимический синтез феррита магния.
4.2.5. Механохимический синтез феррита цинка
4.2.6. Механохимический синтез феррита калия
4.2.7. Механохимический синтез феррита лантана
4.2.8. Механохимический синтез феррита кальция
4.3. Исследование активности и селективности ферритов меди, свинца,
марганца, магния, цинка, калия, лантана в реакции конверсии СО
4.4. Изучение реологических свойств каталитических
масс на основе ферритов различных металлов.
Глава 5. Разработка катализатора на основе сложного феррита
кальция для реакции конверсии СО водяным паром
5.1. Совместный механохимический синтез
ферритов кальция и меди
5.2. Исследование активности и селективности катализатора
на основе трехкомпонентной системы 3 .
5.3. Реологические свойства систем 300.
5.4. Активирование катализаторов в восстановительных
газовых средах.
Восстановление феррита меди.
Восстановление феррита кальция
Восстановление железооксидных катализаторов
с различным содержанием СаО в системе
5.5. Исследование физикохимических свойств железооксидных катализаторов, промотированных лантан идами
5.6. Термопрогроммированиое восстановление железооксидных катализаторов, промотированных лантанидами .
5.7. Разработка технологической схемы для приготовления катализатора среднетемпературной конверсии
монооксида углерода водяным паром
ЛИТЕРАТУРА


Наиболее широко распространенными методами получения дисперсных систем гидроксидов и оксидов железа (III) являются окисление соединений железа (II) и гидролиз соединений железа (III). Рассмотрим вначале закономерности окисления соединений железа (II). An - анионы СГ, У2 SO'; Kt - катионы NH4+, Na+, К+. Изменение условий окисления (в первую очередь pH и температуры) позволяет существенно изменять как фазовый состав, гак размер и форму образующихся частиц. Это в конечном итоге будет определять область применения и эксплуатационные параметры получаемых продуктов. Рассмотрим более подробно нсйтрализациооный метод получения дисперсных систем гидроксидов, оксигидроксидов и оксидов железа (1). В общем виде данный метод заключается в нейтрализации растворов солей железа (III) щелочным агентом с последующей термообработкой в водной фазе или на воздухе образующегося гидроксида железа (III). В случае полной нейтрализации соли железа (III) направление процесса кристаллизации получаемого гидроксида железа зависит главным образом от pH и температуры. При невысоких температурах в нейтральной среде основным продуктом кристаллизации гидроксида железа (III) является а- оксигидроксид. Увеличение температуры до значений выше 0 °С приводит к тому, что в интервале pH 6 + 8 образуются мелкие кристаллы а-оксида железа ромбической формы. Начиная с pH появляются анизотропные агрегаты а-оксигидроксида железа. An - анионы Cl , N ; Kt - катионы NH4+, Na , K+. Существует несколько основных типов производств дисперсных порошков оксидов железа. За рубежом существует способ получения желтого и черного железооксидных пигментов в анилиновом производстве. Такой способ, называемый Ьаих процесс, использует, например, фирма «Байер» (Германия). Согласно данной технологии при получении анилиновых красителей исходное сырье - нитробензол - восстанавливают чугунной стружкой. При этом стружка окисляется с образованием Ре4 (черного), либо а-РеООП (желтого). При этом красный железооксидный пигмент (ос-Ре2Оз) получшот термическим окислением ранее полученного КезО. Качество такого а-Рез очень высокое. БеБО^ УНгО). Металл растворяют в серной кислоте, а полученный раствор сульфата железа используют как исходное сырье. Окалины. Окалину восстанавливают до губчатого железа и растворяют в серной кислоте с получением сульфата железа. Железосодержащих шламов. Это более затратная технология, т. При этом технологические процессы, основанные на использовании в качестве одного из исходных веществ раствора соли (сульфата) железа (II), могут быть подразделены на прокалочные, осадительные и смешанного типа. Красный железооксидный пигмент в СССР (Сумское ПО «Химпром» и Крымское ПО «Титан») получали термическим разложением железного купороса (отход от получения диоксида титана). Процесс вели в 2 стадии. Получение моногидрата сульфата железа сушкой его гептагидрата: РеБ*7Н -> РсБ Н + 6Н. Ре4‘Н —> а-Рез + Б + БОз + Н. Наличие большого количества не утилизируемых сточных вод. Рис. Технологическая схема термического разложения сульфата железа с получением пигментного оксида железа и его дальнейшей фильтрации, отмывки и сушки приведена на Рис. Осадительные методы получения красного а-Ре3 и желтого а-РеООН основаны на осаждении щелочным агентом солей железа (II) , последующем окислении полученной суспензии с получением соединений железа (III). Способ Мартина, или «аммиачный способ», основанный на осаждении аммиаком солей железа (II), с последующим окислением суспензии. Этот процесс позволяет получить как желтый, так и красный пигмент путем изменения только условий окисления, без замены оборудования. Получаемый пигмент имеет высокое качество. Для получения жслезооксидиых порошков в качестве сырья предусматривается использование как железного купороса, так и травильных растворов. В случае использования железного купороса из 4 т купороса получают 2 т безводного сульфата железа, 1,1 т желтого пигмента или 1 т красного пигмента. Таким образом, выход а-Ре3 составляет порядка %. При использовании в качестве исходного сырья травильных растворов принимается, что из 1 м3 травильного раствора получается 0, - 0, т а-РеООН.