Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Исследование окислительной конденсации метана на новых мезопористых металлосиликатах : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.13, 02.00.15

Год: 2009

Номер работы: 52114

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

ВВЕДЕНИЕ Рациональное использование легких углеводородов природного газа, попутного нефтяного газа, факельных газов и пр., в первую очередь метана — глобальная задача. В настоящее время примерно 5% природного газа (ПГ) перерабатывается в ценные химические продукты, остальное используется как топливо. Из метана (основного компонента

ПГ) и легких алканов, входящих в ПГ, можно получать разнообразные ценные продукты. Во всем мире отмечается нарастание проблем, связанных с использованием не

ГЛАВА 1 Литературный обзор

Создание новых и развитие существующих процессов химической переработки легких алканов, в первую очередь — метана, является важной и актуальной задачей. Выше упоминалось, что лишь около 5% природного газа (состоящего преимущественно из метана) используется для переработки в ценные химические продукты, остальное используется как топливо. Кроме того, Россия имеет значительный резерв неиспользуемого газового сырья в виде почти 600 малоресурсных или низконапорных месторождений, до сих пор не вовл

Реакция окислительной конденсации метана (ОКМ) с образованием углеводородов С 2 (этан, этилен) и небольшого количества более тяжелых продуктов была открыта в начале 1980-х годов. В монографиях и обзорах [3, 15, 16] и др. цитируется огромное количество статей, посвященных изучению основных представлений о данной реакции и возможных катализаторов для её осуществления. В реакции окислительной конденсации СН; и 0 2 реагируют на катализаторе при повышенных температурах с образованием метальных ра

В работах [22-25] рассматривалось влияние дополнительного инициирования образования метальных радикалов в газовой фазе на выход С 2 - продуктов и изучалась кинетическая модель процесса ОКМ. В результате было обосновано существование кинетического предела выхода С 2 - углеводородов, который, скорее всего, определяется процессами в газовой фазе. Авторы [26] также пришли к выводу, что при моделировании процесса ОКМ кроме газофазных реакций, нужно учитывать реакции инициирования образования р

Описать все известные катализаторы ОКМ в рамках диссертационной работы не представляется возможным, поэтому в данном разделе приведен их краткий обзор. Все известные на данный момент эффективные катализаторы ОКМ можно условно отнести к одной из трех обширных групп: невосстанавливаемые оксиды металлов, оксиды редкоземельных металлов и восстанавливаемые оксиды металлов. Однако эти компоненты часто вводятся в катализатор совместно. В пионерской работе по ОКМ [18] было испытано 26 различных ката

В современной химической промышленности сохраняет актуальность проблема создания С высокоактивных, начала 80-х годов селективных в качестве и стабильных катализаторов. твердокислотных синтетические перспективных исследуются катализаторы катализаторов алюмосиликатные и сорбентов цеолиты. интенсивно Цеолитные характеризуются наличием упорядоченной системы однородных по размерам микропор. Цеолиты типа A, L, Y и морденит получают путем цеолиты, кремния в неорганического характеризующиеся

ГЛАВА 2 Экспериментальная часть

Исследованные в работе катализаторы — мезопористые аморфные металлосиликаты, содержащие в силикатной матрице Al, La, Се или одновременно La и Се, были синтезированы золь-гель методом1. Состав синтезированных материалов приведен в таблице

2.1.1. Таблица

2.1.1. Синтезированные металлосиликаты* № Соотношение компонентов катализатора** Si =100 1. Si/La = 10 2. Si/La = 20 3. Si/La = 50 4. Si/La =100 5. Si/Се = 5 6. Si/Ce=10 7. Si/(0,9La+0,lCe)=100 8. Si/(0,9La+0,lCe)= 50 9. Si/(0,9L

2.1.1 Исходные вещества для синтеза мезопористых аморфных металлосиликатов В качестве исходных веществ для синтеза металлосиликатов использовали реактивы: 1. Изопропилат лантана (III) СэК^ЬаОз "Aldrich" содержание основного вещества 98% (молекулярная масса 316,17 г/моль) 2. Ацетилацетонат лантана (III) гидрат La^FbC^VxEbO, "Aldrich" (молекулярная масса безводной основы 436,23 г/моль) 3. Ацетат церия (III) гидрат (СН 3 С0 2 )зСе хН 2 0, "Aldrich" содержание осно

2.1.2 Методика синтеза мезопористых аморфных металлосиликатов Расчетное количество соединений металлов растворяли в смеси этилового и изопропилового спиртов. Иногда требовался дополнительный нагрев 40 - 45°С для полного растворения и достижения однородности. Затем при интенсивном перемешивании добавляли тетраэтоксисилан (соотношение 55 реагентов в соответствии с данными таблицы

2.1.1.) и продолжали перемешивать не менее 30 минут. Затем к полученной однородной смеси очень медленно

2 Методом ТПД [257] изучены спектры кислотности ряда синтезированных образцов мезопористых материалов. Навеску образца (0,2

г) прокаливали в токе сухого воздуха (здесь и далее скорости потока всех Автор выражает благодарность к.х.н. Ющенко В.В. и к.х.н. Князевой Е.Е. за помощь в проведении исследований и интерпретации результатов. использованных газов 0,5 мл/с) 4 ч при 550°С, затем в токе азота 1 ч при 550°С, охлаждали до комнатной температуры, продували смесью азота и аммиака (1:1)

Характеристики пористой структуры образцов рассчитаны на основании анализа изотерм низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, полученных на приборе ASAP-2010N (фирма Micromeritics, США). Предобработка образцов включала их вакуумирование при 350°С в течение трех часов (для удаления с поверхности воды и органических соединений). Адсорбцию проводили при 77 К. Для расчета изотерм использовали стандартное программное обеспечение прибора. Величины поверхности образцов расчитаны с использован

Фазовый исследован состав использованных в работе катализаторов STOE был с помощью рентгеновского дифрактометра Powder Diffraction System (Си - К а излучение X =

1.5406 А). Шаг сканирования по 26 составлял 0,01° в интервале от 0 до 100.

Исследования методом просвечивающей электронной микроскопии проводили на электронном микроскопе Tecnai G230ST ТЕМ/STEM (FEI, Hillsboro, OR, США ускоряющее напряжение 300 кВ с разрешением по точкам 0,23

нм) с приставкой для рентгеновского энергодисперсионного микроанализа EDAX (EDAX Inc., Mahwah, NJ, США) и приставкой для сканирования высокоугловым кольцевым детектором темного поля (High Angle Annular Dark Field - HAADF). Спектры были получены как при работе в режиме светлого поля с диа

Исследование материалов в каталитической активности синтезированных процессе окислительной конденсации метана проводили с использованием лабораторной установки проточного типа (рисунок

2.3.

1.1). Автор выражает благодарность к.х.н. Ковбе М.Л. за помощь в проведении анализа и интерпретации результатов. 5 Автор выражает благодарность Руководителю агентства по нанотехнологиям и наноматериалам РНЦ Курчатовский Институт Васильеву А.Л. за помощь в проведении исследований методом про

Для проведения процесса ОКМ использовали: 1. пересчете Метан газообразный ТУ 51-841-87, объемная доля метана в на сухое вещество составляет 99,99%. ОАО «Московский газоперерабатывающий завод». 2. Кислород ОСЧ ТУ 6-21-10-83, объемная доля кислорода в пересчете на сухое вещество составляет 99,999%. ОАО «Московский газоперерабатывающий завод».

Анализ продуктов проводился после установления стационарного режима. Газообразные продукты реакции анализировали методом ГЖХ на хроматографах ГАЛС 311 и ЛХМ 8МД с детектором по теплопроводности. Газ-носитель гелий. Для разделения воздуха, метана, С 0 2 , этилена и этана использовалась колонка длиной 2 м с порапаком Q. Температура анализа 100°С. Для разделения кислорода, азота, метана и СО использовалась колонка длиной 2 м с цеолитом СаХ, температура анализа 30°С. Для анализа углеводородов Сз+

При исследовании диспропорционирования толуола сырье (толуол чда, ГОСТ 5789-78, массовая доля основного вещества не менее 99,5%) подавали из мерного цилиндра с помощью микронасоса (заменяющего оборудование поз. 10 14 в схеме лабораторной установки на рисунке

2.3.

1.1). опыты проводили после установления постоянной Каталитические температуры в слое катализатора при атмосферном давлении. Параметры проведения экспериментов: загрузка катализатора 0,5 г, фракция 0,5 — 1 мм, Т,°С 508 -

ГЛАВА 3 Обсуждение результатов

Анализ литературных данных показал, что окислительная конденсация метана является перспективным процессом, открывающим прямой путь получения этилена из метана. В реакции окислительной конденсации СН 4 и 02 реагируют на катализаторе при повышенных температурах с образованием метильных радикалов, рекомбинация которых ведет к получению первичного продукта — С 2 Н 6 и вторичного продукта — С2Н4. 4 СН 4 + 0 2 -> 2 СНз-СНз + 2 Н 2 0 , 2 СНд + 0 2 -> СН 2 =СН 2 + 2 Н 2 0 , СНз-СНз -> СН

3.1.1 Синтез и исследование физико-химических свойств мезопористых аморфных металлосиликатов С целью поиска путей повышения эффективности процесса 67 окислительной конденсации метана, в работе была впервые проведена серия экспериментов по ОКМ в присутствии новых, синтезированных нами мезопористых аморфных РЗЭ-силикатов [254]. В структуру этих катализаторов на стадии синтеза введены La, Се и La-Ce-смесь с разным соотношением Si/M. Каталитические свойства мезопористые аморфных РЗЭ-силика

3.1.2 Исследование каталитических свойств новых мезопористых аморфных РЗЭ-силикатов в реакции ОКМ Каталитические свойства аморфных мезопористых материалов, в структуру которых на стадии синтеза были введены La, Се или La-Ce-смесь с разным соотношением Si/M, впервые исследованы в реакции ОКМ — перспективном процессе одностадийного получения этилена из метана. Результаты каталитических экспериментов приведены в таблицах: с

3.1.

2.1 по

3.1.

2.4 - для материалов содержащих