Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология продуктов органического синтеза

Диссертационная работа:

Маракаев Станислав Тимирович. Окисление метансодержащих газов в формальдегид в присутствии гетерополисоединений на носителе : диссертация ... кандидата химических наук : 05.17.04 / Маракаев Станислав Тимирович; [Место защиты: ГОУВПО "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)"].- Санкт-Петербург, 2009.- 121 с.: ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение ' 2

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6

  1. Каталитические системы окисления метана в формальдегид 6

  2. Химизм и особенности кинетики реакции окисления метана .... 16

  3. Механизм каталитического окисления метана в формальдегид . . 23

1 4. Гетерополисоединения как катализаторы окислительных

процессов 36

2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 45

21. Роль природы ГПС и носителя на парциальное окисление

метана 45

2 2 Изучение параметров окисления метана в формальдегид на

rnC/Si02 53

23. Влияние паров воды на реакцию окисления метана

в формальдегид. Физико-химическое обоснование 62

Исследование механизма реакции окисления метана в формаль-

2.4. -

дегид 76

2.5. Кинетика и моделирование процесса окисления метана в фор
мальдегид 87

2.5.1 Оценка равновесного состояния поверхности катализатора и мо
делирование поверхности 88

  1. Кинетическая модель реакции окисления метана 93

  2. Сопоставление теории и практики 96

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 100

  1. Физико-химические методы исследования 100

  2. Сырье, реагенты, методика эксперимента и анализ продуктов реакции 101

Выводы_ 105

Список литературы 107

Введение к работе:

Проблема многофункционального использования метана стояла с конца XIX века [1], и в настоящее время область его потребления в про-мышленно развитых странах - это энергетика (20-25 %), промышленность (35-40 %) и бытовой сектор (около 40 %) [2]. Как новый энергоноситель в структуре потребляемых мировых энергоресурсов природный газ начал приобретать значение с 30-40 годов XX века. Первоначально он использовался как бытовое топливо, однако со временем стал все шире использоваться как котельное топливо для энерго- и теплоснабжения.

Поиск путей эффективного превращения метана в химические продукты в течение более чем 50 лет является одним из приоритетных направлений исследований в катализе. Можно выделить два главных направления переработки метана: прямую конверсию в продукты и непрямую, в основном через предварительное получение синтез-газа. Примерами последнего могут служить такие промышленные процессы, как синтез метанола и аммиака, а также процесс Фишера-Тропша для синтеза углеводородов, и некоторые другие. Однако эти процессы в современных условиях малорентабельны, поэтому большие усилия в последние 15-20 лет были направлены на поиск новых путей конверсии метана. Наиболее интенсивно исследовалась окислительная конденсация (диме-ризация) метана в этан и этилен и парциальное окисление метана в метанол. Изучались также пути прямой окислительной функционализации метана в другие продукты типа СНзХ (например, метилхлорид или ме-тилбисульфат). Однако до сих пор экономические преимущества ни одного из таких методов не были показаны, и в настоящее время синтез-газ является* основным первичным продуктом переработки метана.

*

Паровую конверсию в синтез-газ (СО + ЗН2) осуществляют на Ni-содержащих гетерогенных катализаторах. Синтез-газ используют в первую очередь для получения аммиака и далее — азотной и синильной кислот, а затем — метанола, синтетического бензина, дизельного топлива, диметилового эфира; в процессах гидроформилирования и гидрокарбок-силирования.* Помимо этого; метан является перспективным сырьем для производства муравьиной кислоты, этанола, ацетальдегида. На основе метана можно получать разнообразные галогенпроизводные углеводороды; Ведутся-исследования» по-использованию его в-качестве алкили-рующего и гидрирующего агентов [2], в синтезе непредельных углеводородов и водорода. Метан также используется для получения сероуглерода, при» производстве целлюлозных волокон и в резиновой-промышленности: В последнее-время развивается производство синтетических протеинов путем биологического брожения^углеводородногосырья."

В тоже время.переработка,метана*в ценные органические продукты, помимо синтез-газа и, возможно, метанола и уксусной кислоты, через тот же синтез-газ ограничивается» формальдегидом. Интерес к формальдегиду не случаен, т.к. потребность в нем всех отраслей мировой промышленности оценивается в 15-20 млн. тонн в год, а спрос на сегодня превышает предложения.

Метан — это не только газ недр Земли, но и сопутствующий продукт на нефте- и газоперерабатывающих заводах, отправляемый практически на факел, что и обостряет проблему нахождения путей его скорейшей экономически оправданной переработки в ценные вещества. Однако проблема такой переработки значительно более сложная, чем может показаться на первый- взгляд, поэтому необходим и нами проводится в литературном обзоре ретроспективный взгляд на окислительное превращение метана-в формальдегид.

Высокая прочность связей С - Н в молекуле метана затрудняет его использование в технологических процессах. Практически все реализованные в промышленном масштабе пути превращения природного газа в ценные химические продукты основаны на сложном энерго- и капиталоемком процессе его превращения в синтез-газ. Несколько десятилетий интенсивных поисков более рентабельных путей прямого превращения метана в ценные химические продукты пока не увенчались явным успехом, хотя был предложен и достаточно глубоко разработан ряд перспективных альтернативных схем. Однако решение проблемы эффективной и рентабельной переработки громадных ресурсов природного газа в химические продукты и жидкие энергоносители имеет столь большое значение для стабильного развития современной»цивилизации, что попытки^ в этом направлении будут продолжаться, вплоть до приемлемого реше-

[ ния задачи.

\ В' свете изложенного выше любые новые исследования по функ-

ционализации метана или метансодержащих газов остаются* не только актуальными, но и требуют особого, повышенного внимания. В связи с этим целью настоящего исследования является формирование научных основ каталитической переработки метана в ценное органическое сырье — формальдегид, что требовало выбора нового эффективного гетерогенного катализатора и изучения в его присутствии кинетики и механизма реакции. Последнее могло бы способствовать, кроме того, правильному пониманию процесса окисления на микроскопическом уровне и доказательному обоснованию предельных выходов целевого продукта.

Считаю своим долгом выразить искреннюю признательность своему отцу - Тимиру Алиевичу - за его настоятельность при выборе моего

, жизненного пути и научное вспомоществование в начале выполнения <

данной работы.

s К К


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net