Углекислотная конверсия углеводородов с использованием мембранных катализаторов

• Автор: Шульмин, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Мембранные катализаторы и мембранные реакторы

1.2. Получение оксидов переходных металлов VI группы методом химического осаждения из газовой фазы.

1.3. Получение карбидов переходных металлов VI группы

1.4. Углекислотная конверсия лгких углеводородов в синтезгаз.

Выводы из обзора литературы

Глава 2. Методики экспериментов .

2.1. Материалы и реактивы

2.2. Методика химического осаждения из газовой фазы оксидов молибдена и вольфрама

2.3. Методика составления материального баланса СУБустановки проточноциркуляционного типа.
2.4. Методика получения порошкообразного триоксида молибдена..
2.5. Методика температурнопрограммированного карбидирования и определения
каталитической активности порошкообразных карбидов молибдена и вольфрама.
2.6. Методика определения каталитической активности мембранных катализаторов в мембранных реакторах различного типа
2.7. Методика хроматографического анализа.
2.8. Рентгенофазовый анализ РФА
2.9. Электронная микроскопия и энергодисперсионный анализ.
2 Адсорбционные измерения.
Глава 3. Получение композиционных мембран на основе оксидов молибдена и вольфрама методом химического осаждения из газовой фазы
3.1. Материальный баланс СТОустановки проточноциркуляционного типа.
3.2. Скорость осаждения оксидов молибдена и вольфрама СУЭметодом
3.3. Фазовый состав оксидов молибдена и вольфрама, полученных СУЭметодом
3.4. Структура и морфология композиционных.мембран на основе оксидов молибдена и
вольфрама, полученных СУБметодом .
Выводы из главы 3.
Глава 4. Получение мембранных катализаторов на основе карбидов молибдена и
вольфрама методом температурнопрограммированного карбидирования
4.1. Температурнопрограммированное карбидирование порошкообразных оксидов молибдена и вольфрама.1.
4.2. Температурнопрограммированное карбидирование композиционных мембран на основе
оксидов молибдена и вольфрама.
Выводы из 4 главы .
Глава 5 Углекислотная конверсия метана и пропана с использованием мембранных катализаторов на основе карбидов молибдена и вольфрама
5.1. Предварительные эксперименты.
5.2. Углскислотная конверсия метана и пропана на порошкообразных карбидах молибдена и вольфрама.
5.3. Углекислотная конверсия метана и пропана с использованием мембранных катализаторов
Выводы из главы 5.
Список литературы


Мембранные реакторы типа ’’экстрактор”. Наиболее распространённым типом: работы МР является работа по принципу экс'фактора; Эти реакторы можно разделить на реакторы, в которых происходит селективное удаление продукта реакции (это значит, что только один продукт способен. МР этих типов представлены на* рисунке 1. Рис. Селективное удаление продукта. Один из компонентов, образующихся в химической реакции; селективно удаляется; из реакционной смеси. Если реакция лимитируется термодинамическим равновесием, то гипотетическая равновесная степень превращения, которая может быть достигнута в закрытой системе, может быть увеличена благодаря уменьшению конценграции (акгивности) удаляемого продукта. Если скорость нежелательных реакций выше скорости основной, селективность процесса может быть значительно увеличена путём удаления определённых промежуточных частиц. Если один из продуктов действует как ингибитор (вызывает торможение основной реакции), его удаление может существенно увеличить производительность реактора. Также МР данного типа позволяют увеличить концентрации исходных вешсств. Дополнительным преимуществом селективного удаления продукта-реакции является то, что оно позволяет избежать дальнейших шагов, по разделению смеси или, но крайней мере, уменьшить усилия на осуществление разделения. В случае газофазных реакций движущей силой процесса мембранного разделения является разность парциальных давлений по разные стороны мембраны. Наиболее часто МР типа ' "экстрактор" используют при- каталитическом дегидрировании лёгких насыщенных углеводородов или в реакциях с образованием-водорода; таких как паровой риформинг (применяют водородселективные мембраны). Мембраны, селективно проницаемые для воды (например, цеолитные или первапорационпые) могут быть использованы* в* реакциях, этсрификации. Фишера-Тропша [7]. Задержка (сохранение)' катализатора. В ’данном* случае главной- функцией мембраны является, удержание гомогенного или гетерогенного катализатора- с одной стороны мембраны и пропускание остальной реакционной-смеси. Этот* принцип находит применение в биокаталитических процессах и реализуется либо путём закрепления катализатора на поверхности мембраны, либо путём мембранной фильтрации растворённого или диспергированного катализатора. Он акгуален, т. МР данного типа могут быть использованы при хиральном катализе, когда дорогой металлоорганический комплекс с высокой активностью и энантиоселективносгью используется как гомогенный катализатор, и при этом он не должен появляться в продуктах реакции [7]. Мембранные реакторы типа "дистрибьютор”. Вторым типом мембранных реакторов является реакторы, работающие по принципу дистрибьютора. Один из реагентов определённым образом добавляется к реакционной смеси через мембрану. Мембраны, используемые в МР данного типа, могут выполнять две совершенно разные функции (рисунок 1. С одной стороны, мембрана может равномерно распределять лимитирующий скорость реакции реагент по длине реакгора, что предотвращает местные перегревы и побочные реакции. С другой стороны мембрана может служить разделительной перегородкой, через которую дозировано подаётся один из компонентов смеси (например, кислород из воздуха): В последнем случае движущая сила, определяющая транспорт вещества через мембрану, увеличивается вследствие того, что компонент с реакционной стороны мембраны тратится в реакции. Обе функции могут быть объединены в одном аппарате. Рис. На рисунке 1. Р - основной, а О - побочный. Реакция происходит в МР тина "дистрибьютор". Селективное добавление реагента В ведёт к тому, что по длине реакгора поддерживается низкая концентрация В. Если реакция протекает в кинетической области (скорость реакции лимитируется законами кинетики) в МР можно достичь большей селекгивности но продукту Р, чем в обычном реакгоре, при условии, что реакционный порядок по веществу В в основной реакции ниже, чем в побочной. Т.к. А тратится по длине реактора, то остаётся проблема -падение отношения А/В по длине реактора (если В постоянно добавляется).