Содержание

1.Что такое закоксовывание и его механизм 3

2. Преимущество гетерогенных катализаторов перед гомогенными 5

3. Требования к катализаторам гидроочистки и гидрокрекинга 9

Список использованной литературы 13

1. Что такое закоксовывание и его механизм

Любое оборудование создается с упором на надежность, простоту конструкции и эксплуатации, а также на снижение стоимости разработки и расходов на обслуживание. Рассмотрим понятие закоксовывания на примере двух новейших разработках RS-84 и TR107.

С целью достижения высокого удельного импульса давление в камере сгорания ЖРД повышено до 183 кгс/см2; кроме того, они имеют сопло большой степени расширения. Их габариты при тяге в 500 тс существенно меньше, чем у гигантского F-1, развивавшего тягу 680 тс при давлении в камере всего 68 кгс/см2.

Еще одна отличительная черта RS-84 и TR107, которая, по мнению разработчиков, позволяет резко снизить эксплуатационные расходы и время межполетного обслуживания носителя, – многократность использования. «Двигатели будут иметь назначенный ресурс от 50 до 100 полетов», – отметил Гарри Лайлз (Garry Lyles), менеджер проекта двигательных установок (ДУ) для SLI в Центре Маршалла.

Керосин – сравнительно дешевое горючее, наземная эксплуатация которого не требует специальных мер для хранения и высоких расходов на обращение с жидкостью. Кроме того, поскольку это не криогенное горючее, ДУ не нуждается в мощной теплоизоляции системы трубопроводов, клапанов, линий и приводов – налицо экономия массы и стоимости.

Однако использование керосина создает определенные проблемы. Это не столь эффективный хладагент, как водород, который применяется в мощных ЖРД. Углеводородное горючее при увеличении температуры поверхности образует на ней устойчивую пленку. Этот процесс, известный как закоксовывание, затрудняет протекание компонентов топлива через узкие каналы рубашки охлаждения камеры сгорания. Также при сгорании керосина на лопатках газовых турбин образуется сажа, которая резко уменьшает ресурс ТНА.

Закоксовывание – процесс, происходящий в механизмах машин, двигателей, оборудования. Когда происходит скопление веществ (таких как сажа, масло, копоть и т.д.) в наиболее узких местах, в связи с этим происходит засорение или закоксовывание.

Для решения этих проблем инженеры ищут способы ограничить температуру керосина при охлаждении камеры и избежать осаждения копоти и сажи на турбинах.

Оба новых двигателя используют для привода ТНА горячий газообразный кислород с очень небольшой примесью углекислого газа и воды, образующийся при сгорании компонентов топлива в газогенераторах при большом избытке окислителя. Отсюда – отсутствие сажи на лопатках.

Создатели RS-84 специальным образом организовали проток керосина, не позволяя ему перегреться в рубашке охлаждения; некоторое количество горючего распыляется непосредственно на огневую стенку камеры, создавая тонкую паровую пленку, также снижающую температуру стенки.

Разработчики TR107 создают камеру с каналами, по которым течет хладагент, из материала, который не вступает в реакцию с керосином и не приводит к закоксовыванию. Подобный способ в идеале может существенно упростить конструкцию ЖРД и увеличить его надежность, поскольку исключает необходимость в сложной системе трубопроводов, опутывающих камеру сгорания.

Хотя концептуально новые системы охлаждения существенно отличаются от применяемых много лет, расчеты показывают, что они имеют хороший потенциал.

В одном разработчики новых двигателей видят свою близость к создателям F-1: как и в ранние дни «Аполлона», сегодняшние инженеры NASA и их промышленные партнеры считают, что впишут новую главу в историю ЖРД.

2. Преимущество гетерогенных катализаторов перед гомогенными

Практически все катализаторы можно разделить на 5 типов, учитывая особенности их строения и механизма катализа.

1. Кислоты и основания (гомогенные и гетерогенные катализаторы) - протонные кислоты Бренстеда (НА) в водных и неводных средах, апротонные кислоты Льюиса-Усановича (BF3 , RI), протонные и апротонные центры твердых оксидов (g-Al2O3 , Al2O3-SiO2 , цеолиты), любые типы оснований (в том числе твердые - MgO, CaCO3 , анионообменные смолы).

2. Комплексы металлов (гомогенные и гетерогенные катализаторы) - MLn , MmLn .

3. Твердые соединения металлов типа MmЭn , где Э = O, S, Se, Te, As, P, C, N, Si, B, H, - гетерогенные катализаторы.

4. Металлические катализаторы (гетерогенные) - нанесенные на инертных носителях (Pt / Al2O3) или массивные металлы и сплавы.

5. Ферменты (гомогенные и гетерогенные).

Металлокомплексный катализ - быстроразвивающаяся область каталитической химии. Более 50 крупнотоннажных промышленных процессов используют гомогенные или гетерогенные металлокомплексные катализаторы. Химия комплексных соединений (координационная химия) и химия металлоорганических соединений являются основой этой области каталитической химии.

Гетерогенный катализ металлами и оксидами металлов.

Каталитические реакции на поверхности так же, как и реакции на поверхности электродов (электрохимия) и фотохимические процессы в тонких пленках (фотография), относятся к особой области химии - химии поверхности. В 50-е годы процессы адсорбции различных веществ на поверхности (первая химическая стадия в гетерогенном катализе) стали изучать на молекулярном уровне многочисленными физическими методами. К реакциям на поверхности переходных металлов, оксидов металлов и других металлсодержащих