ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ СМЕСИ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА НА ЖЕЛЕЗНОМ КАТАЛИЗАТОРЕ, ПОЛУЧЕННОМ МЕТОДОМ CVD

  Никонорова Е.В., Шляхова М.В., Серов Ю.М.

  Поиск путей снижения выбросов диоксида  и монооксида углерода, полученных в результате различных производственных процессов, в атмосферу является чрезвычайно актуальным для уменьшения технологической нагрузки на окружающую среду. В работе исследовали гидрогенизацию смеси оксидов углерода при атмосферном давлении на железном катализаторе, полученном методом парофазного разложения (CVD) карбонила железа и нанесенного на оксид алюминия. Катализатор перед проведением экспериментов подвергался двум различным обработкам – восстановительной водородом, либо высокотемпературной гелием.  Для проведения реакции была выбрана смесь состоящая из  6.4% СО, 16% СО₂ в гелии. На основании полученных данных был сделан вывод о возможном механизме реакции гидрогенизации смеси оксидов углерода на железном катализаторе. Установлено, что активная фаза железного катализатора, как обработанного при высокой температуре током гелия, так и  предварительно восстановленного водородом, содержит значительное количество оксидов железа. На окисленной поверхности адсорбция СО не препятствует адсорбции СО₂ и при недостатке водорода, в области низких температур, конверсия СО и СО₂ идет параллельно через стадию образования активного углерода. При  температуре выше 300⁰С вследствие восстановления оксидов до свободного железа происходит изменение состава активной фазы катализатора и гидрогенизация диоксида углерода на железе вероятно идет через стадию образования СО. Однако увеличение в реакционной смеси концентрации водорода  и, соответственно, его содержания на поверхности катализатора приводит к изменению механизма взаимодействия оксидов углерода с поверхностью активной фазы. В области низких температур на насыщенном водородом каталиаторе преимущественно протекает реакция диспропорционирования монооксида углерода и последующая гидрогенизация активного углерода. С повышением температуры, как и в предыдущем случае, конверсия СО₂ идет через стадию образования СО, что приводит к увеличению концентрации последнего. Изменение лимитирующей стадии процесса в зависимости от температуры и концентрации водорода подтверждается расчетом кажущихся энергий активации гидрогенизации оксидов углерода.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗНОГО КАТАЛИЗАТОРА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ CVD,

НА ВЫХОД ПРОДУКТОВ В РЕАКЦИИ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ СМЕСИ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА 

  Никонорова Е.В., Шляхова М.В., Серов Ю.М. 

  Железный катализатор, исследовавшийся в настоящей работе, был получен методом парофазного разложения (CVD) карбонилов железа и нанесен на Al₂O₃.Реакцию гидрогенизации смеси оксидов углерода изучали в проточной каталитической установке при атмосферном давлении в интервале температур от 220- 400 ⁰ С с последующим хроматографическим анализом продуктов реакции. Образец катализатора был подвергнут двум видам предобработки: восстановительной  водородом при 300 ⁰ С и высокотемпературной  в потоке He. Реакция проводилась как в условиях избытка, так и в условиях недостатка водорода. В таблице представлен выход продуктов реакции (n∙ 10^⁶ моль/ ч· гр) при температуре 300 ⁰ С.

  Установлено, что высокотемпературная предобработка катализатора  гелием во всех случаях позволяла получать более высокий выход продуктов по сравнению с восстановительной предобработкой. При проведении реакции в условиях избытка водорода на предобработанном гелием  катализаторе, наблюдался максимальный выход алканов. Уменьшение количества водорода до соотношения Н₂ : (СО+СО₂) = 1:1 способствовало увеличению выхода олефинов. Показано, что вследствие зауглероживания удельная поверхность катализатора после проведения на нем каталитических опытов уменьшается. 

УДК 541.128.13

http://ns.pfu.edu.ru/39/points/fkch.doc