Синтез углеводородов из CO и H2 на Co-катализаторах на основе алюминийсодержащих носителей

• Автор: Лепский, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил

Содержание
Введение

1. Литературный обзор .

1.1. Общие сведения о синтезе углеводородов

из СО и Н2 .

1.2. Механизм синтеза углеводородов из СО и Н

1.3. Молекулярномассовое распределение продуктов

1.4. Кобальтовые катализаторы синтеза ФишераТропша

1.5. Влияние природы носителя

1.5.1. Традиционные носители. Оксид алюминия.

1.5.2. Нетрадиционные носители.Цементсодержащие носители

1.6. Влияние промотирования
1.6.1. Оксидные промоторы
1.6.2. Металлические промоторы
2. Экспериментальная часть.
2.1. Носители
2.2. Методика приготовления катализаторов
2.3. Методика каталитических испытаний
2.4. Анализ исходных веществ и продуктов синтеза
2.5. Методика расчета молекулярномассового распределения.
2.6. Физикохимические исследования катализаторов.
2.6.1. Рентгенографический анализ
2.6.2. Комплексный термический анализ
2.6.3. Термопрограммированное восстановление ТПВ
2.6.4. Хемосорбция кислорода
2.6.5. Термопрограммированная десорбция МН3 ТПД МН3.
2.6.6. Термопрограммированная десорбция СО ТПД СО.
2.7. Условные обозначения.
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Влияние состава галюмина.
Галюмины с высоким содержанием А0з
Цеолитоподобный галюмин.
Мпсодержащий галюмин.
3.2. Влияние температуры восстановления.
3.3. Влияние промотирования.
Оксиды металлов.
Благородные металлы.
4. Физикохимические исследования.
4.1. Физикохимические свойства галюмина.
4.2. Рентгенографическое исследование
катализаторов Согалюмин.
4.3. Термопрограмированное восстановление ТПВ.
4.4. Хемосорбция кислорода.
4.5. Термопрограмированная десорбция ЫН3 ТПД ЫН3
4.6. Термопрограмированная десорбция СО ТПД СО
Заключение Выводы Литература Приложение
Введение


Основная роль носителя любых каталитических систем заключается в увеличении поверхности металла, в повышении его дисперсности, что, как правило, увеличивает активность катализатора. Одним из распространнных носителей для Сокатализаторов является АЬ. Этот носитель в ряде случаев сам может катализировать превращения углеводородов изомеризацию, крекинг, ароматизацию и вносить изменения в распределение продуктов синтеза 1. Галюмины готовятся на основе высокочистых, высокоглиноземистых цементов, очищенных от каталитических ядов и своем составе содержат значительное количество оксида алюминия. Катализаторы на их основе применяют в таких процессах, как конверсия метана, очистка газов от оксидов углерода, сероочистка, диссоциация аммиака и др. С цементсодержащими катализаторами связаны надежды на решение проблем экономии сырья и энергии, а также защиты окружающей среды и создания безотходных производств. Это позволяет рассматривать галюмины как перспективные носители Сокатализаторов синтеза ФишераТропша. Целью настоящей работы явилось систематическое изучение синтеза углеводородов из СО и Н2 в присутствии катализаторов Согалюмин, а также создание высокоэффективного катализатора этого типа для получения жидких парафинов. ГЛАВА I. Синтез углеводородов из оксида углерода и водорода синтез ФишераТропша сложный каталитический процесс, протекающий в присутствии металлов VIII группы и включающий большое число последовательных и параллельных превращений. При полном превращении синтезгаза, содержащего компоненты в мольном отношении СОН2 и приведенного к нормальным условиям, максимальный выход углеводородов в расчете на одну СН2группу составляет 8. В присутствии Сокатализаторов синтез протекает в основном по реакции 1. Эта реакция сильно экзотермична. Тепловой эффект достигает кДжм синтезгаза или 2кДжмоль. Джмоль 4. Этим методом могут быть синтезированы смеси широкого фракционного состава от С до Сюо и выше, содержащие, главным образом, парафины и олефины. По термодинамическим расчетам 5 в области температур 0С наиболее вероятно образование метана. Реальный состав продуктов синтеза углеводородов из СО и Н2 существенно отличается от равновесного. На распределение продуктов оказывают влияние природа катализатора и условия синтеза 5. Адсорбция реагентов на поверхности катализатора. Образование активированных частиц. Рост углеводородной цепи. Обрыв цепи. Десорбция продуктов с поверхности катализатора. Поскольку в синтезе ФишераТропша основной является стадия роста углеводородной цепи, то ее рассмотрению мы уделим основное внимание. Механизм образования углеводородов из СО и Н2 основан на предположении, что первичными комплексами являются фрагменты СОНх и СНХ, каждый из которых может вступать в реакцию полимеризации 5. Диссоциативный механизм Смс не содержит кислорода. Он предполагает, что на первой стадии происходит диссоциативная с разрывом связи СО адсорбция оксида углерода на поверхности катализатора, завершающаяся образованием поверхностного углерода, который затем гидрируется до поверхностных соединений МСН где х. Последующее гидрирование фрагмента МСН3 приводит к образованию метана
СО о
М М
С
н, сн н сн2 и сн3 н. СН3 ЧЯ2 СН2 СН2 с
м
Согласно этому механизму, стадией, определяющей скорость реакции, является диссоциативная адсорбция СО. Образующийся при этом углерод подвергается частичному гидрированию, следствием чего является появление карбеновых частиц, которые быстро полимеризуются. Пояимеризационноконденсационный механизм Салс. II II
Н
он
3. Механизм роста цепи путем включения СО С1лдс СО основан на использовании принципов металлокомплексного катализа, в первую очередь, механизма карбонилирования. Н
сн
Все указанные модели не лишены недостатков, вследствие чего рядом исследователей предложены новые, более сложные механизмы, которые представляют собой комбинацию трх основных моделей для объяснения максимального числа экспериментальных данных. РСН2СНО ЕСН2СН2ОН
о н2 е. Синтез углеводородов из СО и Н2 является полимеризационным или поликонденсационным процессом.