Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Обоснуйте подбор и прогнозирование катализаторов для некоторых процессов. Синтезы на основе оксида углерода и водорода




В 1902 г. П. Сабатье и Ж. Сандеран открыли гетерогенное гидрирование СО в метан (метанирование) на никелевых катализаторах при 200–300 °С.

    кДж/моль.

В 1908 г. Е.И. Орлов осуществил синтез этилена гидрированием СО над Pd–Ni-катализаторе при 95–100 °С и атмосферном давлении.

В 1922 г. Ф. Фишер и Г. Тропш провели гидрирование СО на плавленых Fe-катализаторах при высоких давлениях (15 МПа) и температурах, в результате которого были получены кислородсодержащие продукты (процесс «Синтол»).

В 1925 г. они уже опубликовали работу по каталитическому гидрированию оксида углерода при атмосферном давлении с получением жидких и твердых углеводородов.

     кДж/моль.

Получающаяся вода может вступать в реакцию паровой конверсии СО. В этом случае стехиометрическое уравнение синтеза Фишера–Тропша будет иметь следующий вид:

    кДж/моль.

Первые промышленные установки по получению жидкого топлива из каменного угля синтезом Фишера–Тропша были пущены фирмой «Рурхеми» (Германия) в 1936 г. В основе работы этих установок лежало использование низкотемпературных кобальтовых катализаторов (200 °С) при атмосферном давлении.



Наиболее активными катализаторами синтеза Фишера–Тропша являются Fe, Co, Ni, Ru. Первые два из них применяют в промышленности. Железные катализаторы превосходят по производительности кобальтовые и более селективные. Никель обладает наивысшей гидрирующей способностью и на нем образуется только метан. Другие металлы VIII группы (Ir, Pd, Pt, Rh, Os) проявляют низкую активность. Кобальтовые катализаторы обладают большей гидрирующей способностью, чем железные, и больше склонны к преимущественному образованию насыщенных углеводородов, в том числе метана. На железных катализаторах в основном протекает образование олефинов. Хотя максимальный выход наиболее дефицитных олефинов С2–С4 составляет лишь 27 %. При увеличении температуры длина цепи продукта уменьшается, растет выход метана.

Поверхностный механизм. Набор продуктов синтеза и производительность катализатора в итоге определяются поверхностным механизмом процесса, который согласно представляется следующим.

За счет того, что у Fe есть несвязанные электроны на d-оболочке, при его адсорбции на поверхности катализатора кроме прочной σ-связи создается гибридная π-связь. При этом происходит разрыхление связи С≡О и образование поверхностного карбонила с частично отрицательным зарядом δ-.

Адсорбирующийся Н2 должен быть заряжен положительно для протекания химической реакции.

Для активации водорода в протонированной форме нужно сформировать активные центры катализатора в виде поверхностного кластера, который представляет собой твердый раствор внедрения α-Fe в нестехиометрической закись-окиси (Fe3O4-γ), имеющей дефицит кислорода – железоплавленный катализатор.

Такой кластер представляет собой систему из двух связанных между собой металлических катализаторов с валентностью n1 и n2, обеспечивающих одному атому акцепторные, а другому – донорные свойства: Ме+n1–Ме+n2.

Технология. Синтез Фишера–Тропша – высокоэкзотермичный процесс. При его протекании выделяется около 165 кДж/моль тепла.

Для технической реализации синтеза были разработаны реакторы трех типов: с неподвижным слоем, с кипящим слоем и с суспензионным слоем (slurry-reactor).

Реакторы с неподвижным слоем применяли в Германии как для кобальтовых, так и для железных катализаторов. Они более пригодны для получения высших алканов. Катализатор размещали в 2050 трубок. Для отвода тепла трубки погружали в кипящую воду с генерацией пара. Преимущество реакторов с неподвижным слоем катализатора – легкость отделения продукта, но реактор имеет сложное устройство. Со временем частницы катализатора закоксовываются и требуют замены. Многотрубчатый реактор использовали на заводе фирмы «Шелл» в Малайзии для получения воскообразных углеводородов.

Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Читайте также:
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (151)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.008 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7