WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Термический анализ катализатора Ni3Al+5% Мо Проведено исследование процесса выгорания продуктов уплотнения, образовавшихся в ходе процесса, на катализаторе Ni3Al+5% Мо. На дериватограмме исходного образца (Рис. 11) отчетливо виден прирост массы в диапазоне температур от 500 до 1000°С на 5% масс, что, по-видимому, связано с образованием оксида MoO3 вследствие окисления металлического молибдена.

Рис. 11. Дериватограмма образца Ni3Al+ 5%Мо до (а) и после (б) каталитических исследований в процессе УКМ.

Закономерности выгорания образовавшихся в ходе процесса УКМ продуктов уплотнения представлены на рисунке 11. В системе с содержанием молибдена 5 мас. % наблюдаются три экзоэффекта при температурах: 1 - 620°С, 2 - 711°С, 3 -763 °С. При этом потеря веса составляет 14% масс, что соответствует выгоранию ПУ до температуры около 790 °С. Далее происходит приращение массы, связанное с окислением металлического молибдена и никеля, что подтверждается данными рентгеновской дифракции.

Зауглероживание катализаторов, модифицированных Cr, Mo, W, в процессе углекислотной конверсии метана На рисунке 13 показаны результаты исследования изменения массы катализаторов на основе Ni3Al, модифицированного металлами подгруппы хрома. Увеличение массы катализатора в начальный период времени наблюдается для всех исследуемых систем, затем рост массы прекращается, принимая постоянной значение.

Наибольший прирост массы наблюдается для непромотированной системы Ni3Al – 10,5 % (кривая 1), а наименьший для Ni3Al+ 5%Мо – 6,6 % (кривая 4).

Увеличение массы катализатора с температурой показаны на рисунке 13.

Видно, что величина прироста массы катализатора растет с температурой, максимальное её значение наблюдается при 900 °С. Это может быть следствием протекания в системе побочной реакции образования углерода путем термического разложения метана.

Образование углеродных отложений в виде карбидов металлов и аморфного углерода зафиксировано на всех исследуемых образцах и подтверждается данными РФА. Наиболее подвержен коксообразованию немодифицированный Ni3Al, который содержит наибольшее количество никеля в своем составе. образованию карбида молибдена – Mo2C, который, как упоминалось ранее, является высокоактивным катализатором процесса УКМ.

Рис. 12. Изменение массы катализатора в Рис. 13. Изменение массы катализатора в процессе углекислотной конверсии метана процессе углекислотной конверсии метана при температуре 900 °С. при различных температурах 700-900 °С.

Введение добавки переходных металлов подгруппы хрома уменьшает углеотложение, однако наиболее ярко подобный эффект выражен для системы Ni3Al+ 5%Мо. Отложение углерода на поверхности этого образца ведет к Исследование катализатора Ni3Al+ 5%Мо на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионной приставкой Tescan VEGA показало, что на поверхности исходного образца находятся глобулы, главным образом представляющие собой частицы никеля. Можно заключить, что введение молибдена в систему способствует диспергированию активного компонента катализатора – никеля. После реакции поверхность катализатора покрыта новой фазой, имеющей состав 74% углерода и 24% никеля, что позволяет сделать предположение о незначительной блокировке активных центров соединениями углерода, особенно учитывая, что активность такой системы остается постоянной в течение длительного времени.

ВЫВОДЫ 1. Проведен синтез методом СВС и физико-химическое изучение системы состава Ni3Al+5% Мо, показавшей высокие конверсии исходных реагентов:

CH4 – 83 %, CO2 – 99 %, стабильную работу в течение долгого времени, а также образование на поверхности катализатора в ходе взаимодействия с реакционной средой карбида молибдена – Mo2C, являющегося катализатором реакции УКМ.

2. Изучены образцы состава Ni2Al3, NiAl, Ni3Al, синтезированные методом СВС согласно диаграмме состояния двухкомпонентной системы Ni-Al.

Показано, что наибольшей каталитической активностью обладает Ni3Al, который, по данным РФА, представляет многофазную систему, включающую Ni3Al, Ni и NiAl. Активность такой системы определяется присутствием фазы металлического никеля, интерметаллид Ni3Al выполняет роль каркаса.

Однофазные системы Ni2Al3, NiAl являются неактивными в процессе конверсии метана с углекислым газом.

3. Проведено физико-химическое изучение системы Ni3Al, модифицированной Co, Ti, Nb, Cr, Mo, W при различных соотношениях модификатора. Методом РФА установлен фазовый состав систем, проведено детальное изучение их каталитических характеристик в процессе УКМ, методом электронной микроскопии исследованы морфологические особенности системы до и после каталитического эксперимента. Показано, что введение таких переходных металлов, как Co, Ti, Nb, Cr, W снижает каталитическую активность Ni3Al за счет образования углеродных отложений на поверхности катализатора. Зафиксировано изменение морфологии каталитических систем, выражающееся в полном или частичном экранировании активных центров соединениями углерода.

4. Изучен процесс углеотложения на поверхности Ni3Al, а также Ni3Al, модифицированного Cr, Mo, W. Обнаружено, что наибольшее снижение углеотложения наблюдается на катализаторе Ni3Al+5%Mo, показано образование в системе, согласно данным РФА, карбидов – Ni3C, Mo2C. Карбид молибдена, являясь активным в каталитическом процессе, легко подвергается окислению до оксида MoO3 в условиях реакции, что способствует общему снижению углеотложения. Регенерацию полученных катализаторов нужно проводить при температуре порядка 800 °С в окислительной атмосфере.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Диаграммы состояния двойных металлических систем: В 2-x т. / Под ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996. Т. 1. С. 183-184.

2. Claridge J.B., York A.P.E., Brungs A.J. etc New catalysts for the conversion of methane to synthesis gas: molybdenum and tungsten carbides // Journal of catalysis. 1998. Vol. 180. №1. P. 85-100.

3. Sehested J., Jacobsen C.J.H., Rokni S., Rostrup-Nielsen J.R. Activity and stability of molybdenum carbide as a catalyst for CO2 reforming // Catalysis letters. 2001. Vol.201. P. 206-212.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ 1. Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Галактионова Л.В., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. CO2 риформинг метана на катализаторах интерметаллидах, полученных методом СВС // Современные наукоёмкие технологии. 2005. №11. C.23–27. (5/3) 2. Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Галактионова Л.В. Углекислотная конверсия метана на алюминидах никеля // Журнал физической химии.

2006. Т. 80. №8. С. 1231–1234. (3/2) 3. Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Катализаторы на основе никеля и кобальта для процесса углекислотной конверсии метана // Известия вузов. Физика. 2006. Т. 49. №3. Приложение. С. 14–15. (3/2) 4. Горбунова Е.И., Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Галактионова Л.В.

Селективное окисление метана диоксидом углерода с использованием катализатора интерметаллида Со-Al // Материалы XXI Международная конференция молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов– 2006». Москва. 2006. С. 64–65. (5/2) 5. Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Галактионова Л.В., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Влияние содержания никеля в составе Ni-Al интерметаллидов – катализаторов углекислотной конверсии метана // Материалы VII Всероссийской конференции «Механизмы каталитических реакций». Санкт-Петербург. 2006. С. 77-79.

(5/2) 6. Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Галактионова Л.В., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. СО2-риформинг метана на интерметаллидах //Успехи современного естествознания. 2006.

№4. С.50–51. (3/2) 7. Аркатова Л.А., Галактионова Л.В., Курина Л.Н. Модифицированные катализаторы для процесса углекислотного риформинга метана // Фундаментальные исследования. 2006. №10. С. 71–72. (5/2) 8. Аркатова Л.А., Галактионова Л.В., Курина Л.Н. Каталитическая переработка природного газа для получения ценных продуктов органического синтеза // Современные наукоёмкие технологии. 2007. №1.

C.57–58. (5/3) 9. Галактионова Л.В., Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Высокоэффективные катализаторы процесса УКМ // Материалы III общероссийской конференции молодых ученых «Физика и химия высокоэнергетических систем». Томск. 2007. С. 301-302. (4/3) 10. Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V. SHS-intermetallides as the Catalysts for Carbon Dioxide reforming of Methane // Proceedings of III International Conference «Catalysis: Fundamentals and applications».

Новосибирск. 2007. С. 123-125. (3/2) 11. Галактионова Л.В., Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н.,, Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Образование продуктов уплотнения в процессе углекислотной конверсии метана на Niсодержащем катализаторе // Журнал физической химии. 2007. Т. 81. №10.

С.1917–1920. (3/2) 12. Галактионова Л.В., Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Fe-содержащие интерметаллиды как катализаторы углекислотной конверсии метана // Журнал физической химии. 2008. Т.82. №2. С.271–275. (3/2) 13. Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V., Naiborodenko Yu.S., Golobokov N.N., Kasatskiy N.G. Activity and stability of Ni3Al as a catalyst for CO2 reforming of CH4 // Proceedings of XL Annual Polish Conference on catalysis. Krakow. Poland, 2008. – С. 201-203. (5/2) 14. Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V., Naiborodenko Yu.S., Golobokov N.N., Kasatskiy N.G. Reforming of Methane with Carbon Dioxide over Intermetallides Containing Ni // Proceedings of the 14-th International Congress on Catalysis. Seoul. Korea. 2008. С. 260-261. (5/2) 15. Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V., Naiborodenko Yu.S., Golobokov N.N., Kasatskiy N.G. Conversion of methane to synthesis gas over intermetallides // Proceedings of the 1st International Combinatorial Catalysis Symposium. Daejeon. Коrea. 2008. – С. 87-89. (5/2) 16. Аркатова Л.А., Харламова Т.С., Курина Л.Н., Галактионова Л.В., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Углеотложение при углекислотной конверсии метана // Материалы V Всероссийской конференции «Проблемы дезактивации катализаторов». Туапсе. 2008. С.

167–169. (3/2).

17. Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V., Kosova N.I. Selective oxidation of methane to syngas for dimethyl ether production // Proceedings of XVIII International congress on chemical reactor. Malta. 2008. С. 256. (5/2) 18. Аркатова Л.А., Галактионова Л.В., Курина Л.Н., Косова Н.И., Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Голобоков Н.Н. Переработка природного газа для получения ценных продуктов органического синтеза // Тез. докл. VIII специальной выставки-конгресса «Нефть. Газ. Геология - 2008». г. Томск. С. 17–19. (5/2) 19. Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V. The influence of modifying admixtures on the catalytic properties of the Ni3Al intermetallic compound in the conversion of methane with carbon dioxide // Russian journal of physical chemistry A. 2009. Vol.83. №4. P. 624–629. (5/2) 20. Катализатор и способ получения синтез-газа углекислотной конверсией метана: пат. 2349380 Рос. Федерация № 2007133862/04(036984); заявл.

10.09.2007; опубл. 20.03.2009, Бюл. №8. с. 6. (5/2) 21. Катализатор и способ конверсии легких углеводородов: заяв. на пат. РФ № 2007133780 от 10.09.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»