Беспламенное сжигание метана на палладиевых и оксидных катализаторах
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?еской активности t50, t90, t100.
Таблица 6
Приготовление перовскитных катализаторов и влияние их структуры на их активность в реакции окисления метана
Катализатор, формулаМетод приготовленияSуд, м2/гАктивация, реакторМасса катализатора, гр. Масса балласта, гр. Скорость газового потокаСН4, %О2, %Балл. газыt50,Ct90,Ct100,CEa, кДж/мольЛитературный источникLaCoO3 La0.95Ce0.05CoO3 La0.9Ce0.1CoO3 La0.8Ce0.2CoO3 La0.95Eu0.05CoO3 La0.9Eu0.1CoO3 La0.9Ce0.1CoO3 La0.9Ce0.1CoO3FH CM SGC17.9 19.4 24 20.6 20.6 18.3 4.6 221 ч. - 650 оС, р-ра - 7мм0,2 (0,15-0,25мм) 1,3 (0,15-0,25 мм) 20 мл/мин0,5210He, N2466 459 438 468 450 462 540 520>600 580 560 600 580 580 >600 >600 [85] La0.9Sr0.1CoO3SGC1 ч. - 650 оС, р-ра - 7мм0,2 (0,15-0,25мм) 1,3 (0,15-0,25 мм) 20 мл/мин0,5210He, N2530 [86] LaCoO3 LaMnO3 LaFeO3 LaCuO3 LaNiO3 LaCrO3 Pt (1wt%) /Al2O3 Холостой опытРазложение ацетатов и нитратов. Обжиг - 850оС Метод осаждения. Обжиг - 500оС3 4 3.1 0.6 4.8 1.9 146.55104 ч-1220N2525 579 571 672 702 780 518 834 840 700 90092 91 76 99 81 120 115 257 [82] LaFeO3Метод осаждения. Обжиг - 750оС0,10,9г. Al2O3 (22-30 mesh) 85 мл/мин, 51000 см3/ (гч) 420N2610700900 [87] La0.96Co0.7Fe0.34O3Reactive grinding. Обжиг - 600оС37.80,15625ч-1 11250ч-1 16875ч-1 22500ч-1 30000ч-10,398,7Ne395 415 430 440 450480 490 >500 >500 >500165 178 [88] La0.9Sr0.1NiO3SGC1,0 р-ра - 9мм0,10,2 SiO2 (0,125-0,25мм) 240 мл/мин24N2725 [89] Cu0.2Zr0.8Ox Cu0.08 [Ce (La)] 0.92Ox Cu0.5 [Ce (La)] 0.5Ox Cu0.5Zr0.5Ox Ce (La) O2 CeO2Метод соосаждения. Обжиг - 650оС17.8 43 27.8 50 30 28 р-ра - 6мм0,15100 мл/мин 42000ч-1216N2, He440 480 500 510 540 650530 580 590 610 630 690600 610 610 700 700 730 [90] LaMnO3 La0.9Sr0.1MnO3 La0.8Sr0.2MnO3 La0.7Sr0.3MnO3 La0.6Sr0.4MnO3 La0.5Sr0.5MnO3SGC8.8 5.3 5.1 8.4 10.4 12.21ч. - 700оС. р-ра - 9мм0.10.2 SiC (0.59-0.84мм) 240 мл/мин 45000ч-124N2600 600 610 570 700 600850 800 800 750 700>800 >800 >800 >800 >800 80062 56 49 [91] LaMnO3 La0.7Ag0.3MnO3 La0.7Ce0.3MnO3 La0.7Sr0.3MnO3Соосождение р-ра - 15мм2,510000ч-1120N2467 397 477 437527 497 552 520577 547 617 570 [92] CoOx CoMnOx CoMn2Ox MnOxSGC р-ра - 10мм0.1100 мл/мин0,51,5Ar410 485 450 500510 600 600610 750 71085 156 [93] LaMnO3 NdMnO3 SmMnO3 Sm0.9Sr0.1MnO3 Sm0.7Sr0.3MnO3 Sm0.5Sr0.5MnO3SGC Обжиг - 800оС20 20 19 20 14 131доля 10долей SiO2 (180-250мм) 40000ч-10,410N2507 587 527 547 532 527577 687 632 642 637 637647 >800 727 727 727 727 [94] Sm2Zr2O7Гидролиз Обжиг - 1000С3,120000ч-1120N2590660680 [95] LaMnO3 LaCo0.3Mn0.7O3 LaCo0.5Mn0.5O3 LaCo0.7Mn0.3O3 LaCoO3 La0.9Ce0.1MnO3 La0.9Ce0.1Co0.3Mn0.7O3 La0.9Ce0.1Co0.5Mn0.5O3 La0.9Ce0.1Co0.7Mn0.3O3 La0.9Ce0.1CoO3 La0.8Ce0.2MnO3 La0.8Ce0.2Co0.3Mn0.7O3 La0.8Ce0.2Co0.5Mn0.5O3 La0.8Ce0.2Co0.7Mn0.3O3 La0.8Ce0.2CoO3 La0.7Ce0.3MnO3 La0.7Ce0.3Co0.3Mn0.7O3 La0.7Ce0.3Co0.5Mn0.5O3 La0.7Ce0.3Co0.7Mn0.3O3 La0.7Ce0.3CoO3 La0.6Ce0.4MnO3 La0.6Ce0.4CoO3 La0.5Ce0.5MnO3 La0.5Ce0.5CoO3SGC16.5 17.7 18 17.2 11.3 32.3 31.4 16 10.2 10 32.6 28.6 20.8 16.1 14.2 27.7 31 24 16 14.30.175 мл/мин 45000 см3/ (гч) 120N2514 507 612 627 597 487 547 517 522 514 529 567 502 512 520 542 557 507 517 508 557 527 552 622595 582 675 720 698 572 640 600 616 605 638 668 580 604 620 647 665 608 618 588 [96] Cr2O3 SnCrOx SnCr2Ox SnCr3Ox SnCr4Ox SnCr5Ox SnCr6Ox SnCr7Ox SnO2Метод соосождения, обжиг 600оС (6 часов) 10 20 46 50 71 70 68 90 29 р-ра - 6мм0,21 SiO2 (40-60mesh) 70 мл/мин 21000ч-11,518N2500 420 420 400 385 385 430 450 440600 445 490>600 560 550 540 470 490 500 510 52089 163 141 [97] LaMnO3 La0.8Sr0.2MnO3 La0.6Sr0.4MnO3 La0.9Eu0.1MnO3 La0.9Ce0.1MnO3SGC Обжиг - 700-750оС20 45.4 18.7 26.4 321ч - 650С, р-ра - 9мм0,21,3 SiO240 мл/мин0,510N2440 470 430 450495 540 480 515540 600 550 570 [98] Co0.05Mg0.95Ox Co0.1Mg0.9Ox Co0.15Mg0.85Ox Co0.2Mg0.8Ox MgOМетод осаждения, обжиг - 650-850С42,5 31,2 27,4 21,8 р-ра - 7мм0,240000ч-1120N2500 500 540 550 660550 550 580 580 690580 600 615 615 750 [99]
FH - пламенный гидролиз; CM - прокалка с последующим размолом; SGC - золь - гель технология
Сопоставление данных приведенных в таблице 6 осложнено различными условиями тестирования катализаторов: массы навески, объемной скорости газового потока, начального количество метана. Однако, если ориентироваться только на температуры 50% окисления метана, то можно выделить катализаторы со структурой, обладающие высокой активностью. К ним следует отнести смешанные оксидные композиции с перовскитоподобной структурой и катализаторы со структурой флюорита. Характеристики первой группы объектов приведенны в таблице 7.
Таблица 7
Температуры 50% и 100% степени превращения метана на наиболее активных катализаторах
КатализаторУдельная поверхность, м2/грt50,Ct100,CЛитературный источникLa0.9Ce0.1CoO324.0438560 [85] La0.96Co0.7Fe0.34O337.8395480 [88] LaCo0.3Mn0.7O317.7507- [96] La0.8Ce0.2Co0.5Mn0.5O320.8502-La0.7Ce0.3CoO314.3508-LaMnO3-500650 [2] LaMnO320.0507647 [94] LnMnO320.0440540 [98] La0.7Ag0.3MnO3-397547 [92] La0.7Sr0.3MnO3-437570LaCoO348.8405500В печатиSr0.9Ag0.1TiO325.0410510В печатиLa0.9Ce0.1CoO359.1400495В печати
Анализируя представленные данные можно придти к заключению, что для смешанных оксидных композиций со структурой перовскита, существенное значение имеет не только подбор сочетания элементов, но и нахождение оптимума в соотношении катионов, образующих оксидные композиции.
В качестве примера на рис.7 приведены кривые окисления метана на наиболее активных катализаторах.
Рис.7. Зависимость степени превращения метана от температуры на катализаторах (V=20мл/мин, 0,2гр кат-1,3SiO2, 0.5%CH4, 10%O2):
(?) LaCoO3; (^) La0.96Co0.7Fe0.34O3; () LaFeO3; () SiTiO3; (?) La0.9Ce0.1CoO3; (Вж) Pd/Al2O3; (+) LaMnO3; (0) Sr0.9Ag0.1TiO3;
В таблице 8 представлены данные о кажущейся энергии активации для различных катализаторов перовскитного типа.
Таблица 8
Значения кажущейся энергии активации при сжигании метана на катализаторах перовскитного типа
КатализаторЕа, кДж/мольЛитературный источникLaFeO388 [84] La1-xCaxFeO3 x=0, 0.1.0.594-89LaMnO379 [2] LaAlO3107 [100] LaAl1-xFexO3 x=0.1, 0.2.0.8101-110LaFeO388NdFeO392 [101] SmFeO399
Вполне сопоставимыми по активности с перовскитными катализаторами являются различные двухфазные композиции, включающие фазу CuO и оксидные катализаторы, имеющие флюоритную структуру (CeO2, ZrO2). Наиболее активными из них является композиция Cu0.2Zr0.8Ox, t50 = 440C, t100=600C (рис.8).
Рис.8. Данные об окислении метана на различных катализаторах со структурой флюорита [90]
(?) Cu0.2Zr0.8Ox Sуд. =17,8м2/г (150мг, 2% СН4, 16%О2);
(?) Cu0,5 [Ce (La)] 0.5Ox Sуд. =27,8м2/г - (150мг, 2% СН4, 16%О2);
(^) [Ce (La)] O2 Sуд. =30,0м2/г - (150мг, 2% СН4, 16%О2);
(0) Cu0.08 [Ce (La)] 0.92Ox Sуд. =43,0м2/г - (150мг, 2% СН4, 16%О2);
(?) Cu0.5Zr0.5Ox Sуд. =50,0м2/г - (150мг, 2% СН4, 16%О2);
() CeO2 Sуд. =28,0м2/г - (150мг, 2% СН4, 16%О2);
(Вж) La0.9Ce0.1CoO3 Sуд. =59,1 м2/г (200мг, 0,5%СН4)
Заслуживает внимания тот факт, что, если исключить из внимания La0.9Ce0.1CoO3, то самой высокой активностью обладает катализатор с наименьшей поверхностью Cu0.2Zr0.8Ox.
Несмотря на особенности поведения катализатора CuO-ZrO2, нет осн