Низкотемпературные катализаторы паровой конверсии CO

Актуальность данной темы обусловлена тем, что на сегодняшний день наиболее перспективными катализаторами среднетемпературной стадии процесса паровой конверсии монооксида углерода для традиционного применения в основной химической промышленности в настоящее время являются железохромовые, модифицированные ионами меди (2-3%) оксидные катализаторы. Представлена широкая линейка Fe-Cr – оксидных катализаторов производится и поставляется в Россию крупными химическими концернами: CLARIANT CORPORATION (Швейцария), HALDOR TOPSOE A/S (Дания), JOHNSON MATTHEY PROCESS TECHNOLOGIES (Великобритания), BASF (Германия), ССІ (США). Потребность российских предприятий в этих катализаторах при сохранении объема производства аммиака на уровне 13 млн. тонн в год составляет порядка 650 тонн в год. При этом доля российских катализаторов не превышает 10-50%. Так же основным потребителем железно-хромовых катализаторов конверсии монооксида углерода с водяным паром является нефтеперерабатывающая промышленность, т.к. Fe-Cr – оксидные катализаторы используются на установках по получению водорода, который используется в гидрогенезационных процессах глубокой переработки нефти и очистки топлив от гетеросоединений (соединений азота, серы, кислорода).

---

Спешите заказать дипломную работу цена в Челябинске вам точно понравится.

---

Поэтому разработка отечественных катализаторов и способов их приготовления является перспективным направлением. Цель работы: изучение теоретических и практических аспектов: паровой конверсии СО, катализаторов, способов синтеза и применения. Задачи работы: 1.рассмотреть катализаторы низкотемпературной конверсии; 2. изучить катализаторы среднетемпературной конверсии; 3. рассмотреть процесс паровой конверсии; 4. изучить стадии паровой конверсии СО; 5. рассмотреть химические процессы. Несмотря на то, что значительный объем производимых исследований в области разработки новых катализаторов и адсорбентов, способов получения сырьевых компонентов для их производства, поиск эффективных катализаторов и новых технологий производства по-прежнему осуществляется преимущественно эмпирическим путем. Применение методов Механохимической активации (МХА)является развивающихся областей прикладного катализа. Механохимия- раздел физической химии, изучающий химические превращения и физико-химические изменения веществ и материалов, которые происходят в результате механической нагрузки, приложенной к веществам или материалам. Например, в мельницах, дезинтеграторах, на вальцах, экструдерах и т. п. Переработка природного газа ― основной промышленный способ получения водорода. В зависимости от способа получения в газовой смеси содержится различное количество СО: ~10-15% об. после конверсии и ~ 30-35% об. после окисления. Реакция паровой конверсии монооксида углерода является одной из стадий очистки газовых смесей от СО. Преимуществом реакции является то, что в результате реакции уменьшается содержание СО и одновременно увеличивается количество водорода. Технологии реакции паровой конверсии монооксида углерода, которые существуют в настоящее время обеспечивают содержание СО на выходе до 0.3 об.%. В процессах получения водорода на первой (среднетемпературной - СТК) стадии паровой конверсии СО используются железосодержащие катализаторы, на (низкотемпературной - НТК) - медьсодержащие оксидные катализаторы. Объектом данного исследования выступает паровая конверсия CO. Предметом - низкотемпературные катализаторы паровой конверсии CO. В работе использовались общенаучные методы, такие как анализ, синтез. Работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы.

По результатам выполнения данной работы можно сделать следующие основные выводы: Каталитическая конверсия окиси углерода на первой и второй стадиях играет важную роль в различных газохимических процессах. При правильной реализации можно значительно улучшить качество водородсодержащих газовых смесей на существующих промышленных предприятиях. Это во многом определяет эффективность крупных аммиачных заводов, а также планируемый перевод различных производств и транспортных средств на использование водородной технологии. Превращение монооксида углерода на обеих стадиях функционально связано со структурой используемых каталитических систем и свойствами промоторов, содержащихся в их составе. В этой работе был представлен углубленный анализ фундаментальных и прикладных исследований по данной теме. Преобразованный после вторичного риформинга газ содержит большое количество оксида углерода и диоксида углерода. Для стадий среднетемпературной конверсии (STC) и низкотемпературной конверсии (LTC) первая реакция является наиболее важной, поскольку она позволяет получить значительное количество дополнительного водорода на промышленных предприятиях. Многие коммерческие среднетемпературные катализаторы конверсии CO содержат серу. Он может обойтись потоком газа на выходе СТК на катализаторе низкотемпературной конверсии СО и отравить его. По этой причине сера удаляется путем повышения температуры до 371 ° C с соотношением пар: газ около 3 перед подачей газовой смеси в аппарат NTC. В присутствии железо-хромового катализатора органические соединения серы реагируют с водяным паром с образованием сероводорода. Образующийся углерод пассивирует поверхность катализатора и тем самым снижает его активность [5]. Чтобы этого не произошло, объемная концентрация водяного пара должна быть не менее 15% по объему. %. Из-за экзотермического характера процесса температура в конвертере повышается на 8 ÷ 10 ° C на процент конверсии монооксида углерода. Чтобы повысить эффективность процесса, современные катализаторы STK-CO работают в основном за счет добавления промоторов, особенно KMnO4, при более низкой температуре. Следует отметить, что активным компонентом этого типа катализатора является магнетит, и обратное восстановление Fe3O4 до Fe приводит к потере его каталитической активности. С такими катализаторами технологический процесс в промышленности осуществляется при температуре после конвертера CO 1. Хромо-железные катализаторы используются как в «старых» схемах производства аммиака на основе парокислородной или высокотемпературной конверсии метана, так и в современных крупномасштабных установках, основанных на принципе энергетических технологий. В «старых» схемах процесс осуществляется в одну стадию только на железо-хромовом катализаторе типа СТК-1 при атмосферном давлении или при 23 МПа в присутствии гранулированного СТК-2. На крупных аммиачных заводах рекомендуется использовать железо-хромовые катализаторы СТК-1-5, СТК-2-5, СТК-1М, НИАП-05-01.

1. Алов Н.В. Аналитическая химия и методы физико-химического анализа. В 2-х томах: Учебник / Н.В. Алов. - М .: Академия ИЦ, 2016 - 768 с. 2. Артемов, А.В. Физическая химия: Учебник для студентов вузов / А.В. Артёмов. - М .: Академия ИЦ, 2016 - 288 с. 3. Бабкина С.С. Общая и неорганическая химия. Лабораторный практикум: учебник для бакалавров и специалистов / С.С. Бабкина, Р.И. Розин, Л. Томина. - М .: Юрайт, 2016 - 481 с. 4. Барагузин, В.В. Общая и неорганическая химия: учебник / В.В. Барагузин, И.В. Богомолова, Е.В. Федоренко. - М .: ИЦ РИОР, 2017 - 272 с. 5. Валова, (Копылова) В. Аналитическая химия и методы физико-химического анализа: Практикум / (Копылова) В.Д. Валовой. - М .: Дашков и К, 2016 - 200 с. 6. Гидранович, В.И. Биохимия: Учебник / В.И. Гидранович, А.В. Гидранович. - Минск: ТетраСистемс, 2016 - 528 с. 7. Глубоков, Ю.М. Аналитическая химия: Учебник для учащихся профессиональных школ / Ю.М. Глубоков, В.А. Головачева, Ю.А. Ефимова; Под ред. А. А. Ищенко. - М .: Академия ИЦ, 2016 - 320 с. 8. Жебентяев А.И. Аналитическая химия. Методы хроматографического анализа: учебник / А.И. Жебентьев. - М .: НИЦ ИНФРА-М, Новинка. Знания, 2017. - 206 с. 9. Иванова, М.А. Аналитическая химия и методы физико-химического анализа: учебник / М.А. Иванова. Иванова. - М .: ИЦ РИОР, 2017. - 289 с. 10. Камышников В.С. Руководство по клинической и биохимической лабораторной диагностике: В 2-х томах. Руководство по клинической и биохимической лабораторной диагностике в 2-х томах: В 2-х томах / В.С. Камышников. - Минск: Беларусь, 2017 - 958 с. 11. Кристиан, Г. Аналитическая химия. В 2-х томах, Аналитическая химия / Г. Кристиан. - М .: БИНОМ. ЛЗ, 2018. - 1128 с. 12. Петров, А.А. Органическая химия: Учебник для вузов / А.А. Петров, Х.В. Балян, А.Т. Трощенко; Под ред. M.D. Стадничук. - М .: Ред. Allianz, 2016 - 624 с. 13. Попков, В.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учебник для бакалавров / Ю.А. Ершов, В.А.Попков, А.С. Берлянд; Под ред. Ю.А. Появился. - М .: Юрайт, 2017 - 560 с. 14. Травен, В. Ф. Органическая химия. В 3-х томах Том 2: Учебник для вузов / В.Ф. Трава. - М .: БИНОМ. ЛЗ, 2018. - 517 с. 15. Хаханина, Т.И. Аналитическая химия: Учебник для бакалавров / Т.И. Хаханина, Н.Г. Никитин. - М .: Юрайт, И.Д. Юрайт, 2017 - 278 с.