Технологія регенерації відпрацьованих промислових срібних нанесених каталізаторів, які використовують у процесі синтезу формальдегіду. Фізико-хімічні і каталітичні властивості щойно виготовленого та відпрацьованого каталізатору типу "срібло на пемзі".
Аннотация к работе
Національний технічний університет Технологія регенерації нанесених срібних каталізаторів окиснення метанолуРобота виконана на кафедрі загальної та неорганічної хімії Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент, Бутенко Анатолій Миколайович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут, професор кафедри загальної та неорганічної хімії. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Тошинський Володимир Ілліч, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут, завідувач кафедри автоматизації хіміко-технологічних систем і екологічного моніторингу кандидат технічних наук, доцент, Суворін Олександр Вікторович, Сєвєродонецький технологічний інститут Східноукраїнського національного університету ім. Захист дисертації відбудеться “30”вересня 2004 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.03 у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” (61002, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.В країнах далекого зарубіжжя (Німеччина, Франція, США) у виробництві формальдегіду з метанолу як каталізатор використовують компактне електролітичне срібло. В Україні через практичну відсутність покладів срібла формальдегід одержують на нанесених срібних каталізаторах типу СНП (срібло на пемзі), які після технологічного пробігу втрачають необхідну активність і внаслідок чого їх піддають повній руйнації з метою утилізації срібла. Через те, що це призводить до цілковитої втрати дорогого та дефіцитного носія - пемзи і часткового загублення срібла, то актуальним постає питання розробки такої технології регенерації відпрацьованих каталізаторів СНП, завдяки якій каталітична активність регенерованих контактів могла б відповідати показникам щойно виготовлених каталізаторів. Для досягнення поставленої мети були визначені такі наступні задачі: - дослідити фізико-хімічні і каталітичні властивості щойно виготовленого, відпрацьованого та регенерованого каталізаторів СНП методами електронно-мікроскопічного, дериватографічного, спектроскопічного, рентгеноструктурного і хроматографічного аналізу, щоб виявити причини дезактивації відпрацьованих каталізаторів; установити взаємозвязок між структурними параметрами (розміри зерен срібла, період його кристалічної гратки, питома поверхня) щойно виготовленого та відпрацьованого каталізаторів та їх каталітичними властивостями;Для дослідження фізико-хімічних властивостей каталізаторів використовували методи газової адсорбції, диференційно-термічного аналізу, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії, лазерної мас-спектрометрії, електронної мікроскопії. У третьому розділі подано результати кінетичних та фізико-хімічних досліджень щойно виготовленого та відпрацьованого каталізаторів СНП. Фізико-хімічні дослідження цих зразків виявили зміну структурних параметрів каталізаторів СНП (табл. Так, розмір зерен срібла у відпрацьованому каталізаторі в 1,5 рази менший, а параметр його гратки приблизно в 6 разів більший, ніж у срібла в щойновиготовленому каталізаторі, питома поверхня ж практично не змінюється. Аналіз даних табл.1 показує, що в процесі видалення вуглецю як одним, так і другим методами практично не змінюється така фізико-хімічна характеристика як питома поверхня каталізатора, але інші, наприклад, розмір зерен срібла при “хімічному” відновленні дещо збільшується, а період його кристалічної ґратки змінюється в бік її звуження у порівнянні з відпрацьованим каталізатором.Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі щодо розробки технології регенерації срібних каталізаторів окиснення метанолу, які за каталітичною активністю і терміном експлуатації не поступаються щойновиготовленим каталізаторам СНП. Фізико-хімічними дослідженнями щойно виготовленого та відпрацьованого каталізаторів СНП доведено, що дезактивація каталізатора СНП відбувається за рахунок навуглецювання, блокування поверхні домішками сполук кальцію, натрію та феруму, а також за рахунок спікання зерен срібла на поверхні пемзи. На базі теоретичних передумов Тьомкіна-Лежньової стосовно дезактивації нанесених каталізаторів в процесах органічного синтезу встановлено, що на 64 % їх дезактивація обумовлена навуглецюванням, на 34 % - спіканням і на 2 % - блокуванням поверхні домішками сполук натрію, кальцію та феруму. Кінетична модель, створена на основі розрахованих значень уявної енергії активації і констант швидкостей перебігу процесу вилучення вуглецю, дозволила встановити оптимальні параметри здійснення цього процесу (2 години при 923 К). Визначені оптимальні умови проведення цього процесу, створено кінетичну модель і вирахувані значення уявних енергій активації, констант швидкостей відповідно до видалення кожного компонента з метою ефективного здійснення процесу у промислових умовах.