Физико-химическое изучение процесса окислительной дегидродимеризации метана на оксидных катализаторах

• Автор: Галанов, Андрей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Способы проведения и катализаторы реакции
окислительной дегидродимеризации метана
1.2. Механизм окислительной дегидродимеризации метана
1.2.1. Общая схема процесса окислительной дегидродимеризации метана
1.2.2. Природа активных центров катализаторов
и механизм активации метана
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика синтеза катализаторов
2.2. Методика изучения каталитических
превращений метана
2.3. Рентгенофазовый анализ катализаторов
2.4. Методика определения концентрации основных центров
2.5. Методика термодесорбционных исследований
2.6. Методика температурно-программированного восстановления и окисления
ГЛАВА 3. КАТАЛИТИЧЕСКИЕ И КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ
СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ СИСТЕМ
3.1. Каталитические и кислотно-основные свойства индивидуальных и модифицированных оксидов металлов
3.2. Каталитические и кислотно-основные
свойства Мд-Зп-0 и Са-Бп-О систем

3.3.
3.4.
ГЛАВА
4.1.
4.2.
4.3.
ВЫВОДЫ
Каталитические и кислотно-основные свойства марганцевых оксидных систем.
Сопоставление каталитических и кислотно -основных свойств изученных оксидных систем.
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАНА И КИСЛОРОДА С ПОВЕРХНОСТЬЮ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ. Взаимодействие метана и кислорода со Sn02, CaO и смешанными Ca-Sn-О системами. Кислотно-основные центры поверхности контактов и их роль в процессе активации метана
Взаимодействие метана и кислорода с марганецсодержащими контактами.

ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ.
Постепенное истощение энергетических ресурсов, главным образом нефти, а также постоянное увеличение стоимости продуктов её переработки привлекает внимание исследователей к поискам альтернативных источников сырья. Важнейшим видом сырья, способным конкурировать с нефтью, является природный газ, содержащий в качестве основного компонента метан [1] . Значительные запасы природного газа, а также возможность возобновления метана в процессах переработки каменного угля, горючих сланцев, биомассы, тяжёлых углеводородов обуславливают возможность промышленного использования процессов химической переработки метана.
По данным [2] менее 10 % метана используется в качестве сырья для химической промышленности. Широкому распространению химической переработки метана препятствует его малая реакционная способность. Реализованные в промышленности процессы пиролиза метана до ацетилена, получения синтез-газа, хлорпроизводных, синильной кислоты высокотемпературны и малоселективны. Поэтому большой интерес представляют поиск новых, альтернативных способов переработки метана, отличающихся сравнительно мягкими условиями.
Наиболее рациональным использованием метана является его непосредственная переработка в формальдегид, метанол, углеводороды [3,4]. Промышленное производство этих продуктов осуществляется сложными многостадийными методами, поэтому разработка способов прямой конверсии метана является актуальной проблемой. В настоящее время процессы одностадийного окислительного превращения метана в ценные продукты не освоены в промышленности.
Помимо большой практической значимости, проблема переработки метана представляет значительный научный интерес, т.к. связана с поиском возможности селективной активации относи-

2.2 Методика изучения каталитических превращений метана.
Процесс окислительной дегидродимеризации метана изучали на проточной установке с неподвижным слоем катализатора. Схема установки представлена на рис. 2.1.
Смесь метана и воздуха из баллона (1) поступала на очистительные колонки с аскаритсм (2) и активированным углём (3). Затем, очищенную от С02 и высших углеводородов реакционную смесь подавали на реактор (5), представляющий собой ал-лундовую трубку с внутренним диаметром 0,4 см. Объёмная скорость подачи газовой смеси задавалась вентилем тонкой регулировки (4) . Нагрев реактора осуществляли трубчатой печью (9) при помощи прибора ВРТ-2. Контроль за давлением в реакционной части вели по образцовому манометру (б), контроль за температурой осуществляли при помощи хромель-алюмелевой термопары. После выхода из реактора газовая смесь поступала на шестиходовой обогреваемый кран (7) . Для предотвращения конденсации воды, образующейся в ходе реакции, все реакционные пути и кран (7) помещены в обогреваемый до 150°. С термостат (Ю)
Условия эксперимента: насыпной объём катализатора - 0,5 см3, диапазон температур 700-800° С, объёмное соотношение СН4 /02/ N2 - 3,5 /1/5, время контакта 0,1-1,1 сек., время проведения опыта - 30 мин.
Анализ газовой смеси осуществляли на хроматографе " Биохром-1" (11), детектор-катарометр. Для анализа применяли две колонки: первая с силикагелем марки КСК длиной 2м и вторая с молекулярными ситами СаА длиной Зм. Газ-носитель - гелий, температура термостата колонок - 75° С, детектора - 100° С, ток детектора - 150 мА.
Для проведения анализа использовали одноканальную схему. Исследуемая газовая смесь продувалась через петлю-дозатор