Беспламенное сжигание метана на палладиевых и оксидных катализаторах
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
щее время эти катализаторы находят практическое применение в системах дожигания отходных газов газотурбинных электростанциях. Вместе с этим анализ литературных данных показал, что ни в одной из известных публикаций не рассматривалось поведение палладиевых катализаторов, нанесенных на поверхность металлических носителей. Подобные системы могут иметь ряд преимуществ по сравнению с катализаторами, нанесенными на керамические носители. Учитывая это, в данной работы были поставлены задачи:
разработать технологию рельефного травления ячеистокасных структур (патенты РФ №2184794, №2213645) из нержавеющей стали;
определить условия контактного осаждения;
провести тестирования приготовленных катализаторов и сопоставить результаты с литературными данными об активности палладиевых катализаторов, нанесенных на оксидные носители.
В качестве альтернативы палладиевым катализаторам рассматривают смешанные оксидные композиции, включающие d и f элементы, имеющие структуру перовскита, а также двухфазные системы, включающие фазу оксида с флюоритной структурой.
Анализ литературных данных показывает, что активности лучших образцов сопоставимы с палладиевыми катализаторами, нанесенными на оксидные носители. В сравнении с палладиевыми катализаторами они обладают меньшей спекаемостью и более высокой устойчивостью в эксплуатации при повышенных температурах. Композиции, родственные этим структурам, могут быть получены при модифицировании некоторых промышленных катализаторов окисления органических веществ и СО. Поскольку разработка и практическое внедрение новых катализаторов всегда сопряжена с проведением обстоятельных исследований при постановке данной работы была поставлена задача исследовать возможность модифицирование известного промышленного катализатора марки НТК-10-7Ф. Основываясь на данных о составе данного катализатора и сведений имеющихся в литературе о характеристиках активности оксидных катализаторов, включающих диоксид церия [90, 104, 105] можно было предполагать, что наиболее эффективным модификатором свойств НТК будет являться диоксид церия. В связи с этим, вторым направлением работы стало разработка технологии модифицирования и изучение характеристик катализаторов, приготовленных на основе промышленного НТК, в реакции низкотемпературного окисления метана.
Методика эксперимента
Характеристика использованных веществ
Для синтеза образцов, проведения анализов и исследования каталитической активности были использованы следующие вещества:
Таблица 10
Характеристика использованных веществ
Реагент Химическая формула Чистота, %ИзготовительНержавеющая проволокасталь марки Х17Н10Т или 12Х18Н10ТПалладий металлическийPd>99% Азотная кислота, концентрированная (ГОСТ 4461-48) HNO3 (к) >99% РОСХИМСоляная кислота, концентрированная (ГОСТ 3118-46) HCl>99% РОСХИМХлорид калия (ГОСТ 4234-47) KCl>99% ЛАБТЕХПромышленный катализатор НТК-10-7Ф Характеристики промышленного катализатора: не прокаленный. Состав CuO = 31.6%; ZnO = 22.9%; Al2O3 = 23.7%; Mn3O4 = 12.5%; CaO = 10.2%; Sуд=86м2/г; потери массы при прокаливании-28,05%; Пористость=33%. Mn3O4, CaCO3, ГА, А, CuO, гиббсит, Р, СА2, арагонит Рср=3,88 кг/мм гран.; Pmin=2.76 кг/мм гран. % НИАПНитрат церия Ч. д. а. (ТУ 6-09-2081-75) Се (NО3) 3?6Н2О>99.8% РЕАХИМГазовая смесь: Метан-2,5% (об.), Воздух-97,5% (об.). НПО МОНИТОРИНГ
Нанесенные палладиевые катализаторы
Характеристика ячеисто-каркасных металлических носителей и процедура подготовки поверхности методом химического травления.
В качестве носителей в данной работе использовались ячеисто-каркасные металлические структуры. Впервые они были разработаны на кафедре физической химии РХТУ им.Д.И. Менделеева (патенты РФ №2184794, №2213645). Носитель такого типа представляет собой структуру, образованную дискретными проволочными элементами в виде спиралевидных (объемных много - или маловитковых) тел вращения, многократное соединение которых в контактных зонах приводит к получению материала с плотностью от 0,4 до 1,5 г/см3 и с полностью доступной внутренней поверхностью, геометрическая площадь которой может изменяться от 10 до 200 см2/см3. Контур витка проволочного элемента может иметь форму круга, эллипса, n-угольника с n?3 и в том числе спирали Архимеда. Диаметр дискретного проволочного элемента в 10-100 раз превышает диаметр проволоки. Шаг спирали при этом варьируется от 1,5 до 10 диаметров проволоки, а количество витков - от 2-3 до 20. Многократное контактирование элементов приводит к созданию пространственной структуры, газо - и гидродинамическое сопротивление которой, а также прочность и геометрическая поверхность (отнесенная к единице объема), определяются формой и размерами дискретных элементов. Структуру предлагаемого материала поясняет рис.10.
Как видно, основным конструктивным фрагментом предлагаемого материала является спиралевидный проволочный элемент, для которого характерно малое заполнение объема каркаса - образующим металлом при этом величина свободного пространства зависит от:
диаметра проволоки;
формы дискретного проволочного элемента;
геометрических размеров элемента и, в частности, от отношения условного диаметра к высоте;
расстояния между витками (условный шаг навивки).
Рис.10. Внешний вид проволочного ячеисто-каркасного металлического носителя
Разработанные ячеисто-каркасные металлические носители обладают по сравнению с известными, следующими преимуществами:
простотой монтажа в кат