Механохимический синтез оксидных катализаторов в активных газовых средах для низкотемпературной конверсии монооксида углерода

ВЫВОДЫ

Выполнен комплекс исследований, направленный на разработку физико-химических основ приготовления катализатора на основе оксидов меди, цинка и алюминия для процесса низкотемпературной конверсии оксида углерода водяным паром в производстве аммиака.

1. Разработаны научные основы приготовления катализатора на основе оксидов меди, цинка и алюминия для процесса низкотемпературной конверсии оксида углерода водяным паром в производстве аммиака.
2. Установлены основные закономерности механической активации металлических меди, цинка и их оксидов в аппарате средней энергонапряженности – вибрационной мельнице. Определены технологические параметры процесса МХА с подводом газообразных компонентов в вибромельнице – время 40-45 мин. и количество подводимой энергии – 0,04-0,07 кДж/г Показано, что процесс механической активации сопровождается химическими реакциями взаимодействия поверхности обрабатываемых материалов с парами воды, углекислым газом, аммиаком и кислородом.
3. Изучен процесс МХС двойной гидроксокарбонатной соли меди и цинка. Показано, что максимальная степень взаимодействия компонентов достигается при проведении механохимического синтеза в углекислотно – аммиачно – паро – кислородной газовой среде, которая способствует, более глубокому взаимодействию компонентов.
4. Впервые в производстве катализаторов предложено проведение синтеза гидроксокарбонатных солей меди и цинка в активных газовых средах путем обработки порошков металлов реакционной углекислотно – аммиачно – паро – кислородной газовой смесью. Установлена физико-химическая сущность процессов, выявлен механизм взаимодействия порошков металлов с газовой фазой в процессе их механической активации.
5. Изучено влияние состава газовой фазы и условий синтеза на структуру и каталитические свойства получаемых солей и катализаторов на их основе. Мольные соотношениях компонентов газовой фазы CO2:NH3:O2:H2O -1:0,22:0,12:0,13 – приводят к образованию гидроксокарбонатов, 1:1,1:0,26:0,24 – приводят к образованию аммиакатов и оксидов. Производительность в реакции конверсии оксида углерода при 220 °С в первом случае составляет 12,2 см3 г-1 с-1, во втором случае 8,1 см3 г-1 с-1. Образцы активны в интервале температур 190 – 260 °С.
6. Получены данные по селективности катализаторов на основе твердых растворов меди, цинка и алюминия в реакции конверсии СО. Впервые показано, что побочными продуктами в реакции конверсии оксида углерода являются ацетальдегид, ацетон, метанол, изопропанол, бутанол. Их суммарное содержание при использовании катализатора, полученного в активных газовых средах, не превышает 8,9 мг/л.
7. При анализе с помощью ММЭ рентгенограмм полученных твердых растворов, выявлено, что в составе образующихся катализаторов основную часть составляет раствор на основе решетки оксида цинка с внедренными в нее кластерами оксида меди. Так же обнаружено присутствие небольшого количества твердого раствора на основе решетки оксида меди.
8. Выработаны рекомендации по оптимизации условий подготовки соединений предшественников и приготовления катализатора низкотемпературной конверсии оксида углерода включающие продолжительность активации, состав газовой фазы, условия приготовления. Предложен и обоснован вариант функциональной технологической блок-схемы, рассчитаны режимы ее работы и парожидкостное равновесие в системе.
9. Исследованы физико-химические характеристики предлагаемых катализаторов. Получены данные о механической прочности, удельной поверхности образцов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Смирнов Н.Н., Комаров Ю.М., Ильин А.П. «Выбор оптимальных условий механохимического синтеза медь -цинковых катализаторов» »./ Изв. ВУЗов. Химия и хим. техн., № 4, 2006, С. 48-52.

2 Комаров Ю.М., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. «Термодинамические параметры механохимического синтеза медьсодержащих катализаторов»./ Изв. ВУЗов. Химия и хим. техн., № 7 2006, С. 48-52.

3 Комаров Ю.М. Синтез медьсодержащих катализаторов в активных газовых средах/ Материалы V региональной студенческой научной конференции «Фундаментальные науки специалисту нового века», Иваново, 2004 г., С. 95.

4 Смирнов Н.Н., Комаров Ю.М., Ильин А.П. Механохимический синтез медьсодержащих катализаторов в активных газовых средах Материалы V Российской конференции «Научные основы приготовления и технологии катализаторов», Омск 2004 г., С.95.

5 Комаров Ю.М., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Применение механохимии для синтеза медьсодержащих катализаторов с участием газовой фазы/ Материалы Международной научной конференции «Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства», Иваново, 2004 г., С.90.

6 Комаров Ю.М., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Роль кристаллизации при механохимическом синтезе катализаторов/ Материалы III Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации», Иваново, 2004 г., С.95.

7 Назарычев А.Н., Андреев Д.А., Комаров Ю.М., Смирнов Н.Н. "Модель оценки технического состояния контактной системы высоковольтных воздушных выключателей в стационарных режимах работы" В сб. Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск № 28. Под ред. А.И. Таджибаева., В.Н. Осотова. – СПб: ПЭИПК, 2005, 125-145с.

8 Комаров Ю.М., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Абсорбционно-химическое взаимодействие в процессе механохимического синтеза катализаторов в активных газовых средах/Материалы всероссийского семинара «Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции» Иваново, Плес, 2005 г., С. С.41-43.

9 Комаров Ю.М., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Роль абсорбционно-химического взаимодействия при механохимическом синтезе двойных солей меди и цинка/Материалы всероссийского семинара «Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции» Иваново, Плес, 2006 г., С. 41-43.

Лицензия ЛР №020459 от 10.04.97.

Подписано в печать **.11.2006 г. Формат бумаги 60X841/16. Бумага писчая.

Усл. печ. л. 1,00 Уч.-изд. л. 1,03 Тираж 80 экз. Заказ ***.

ГОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет.

153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.