Автореферат (1091643)
Текст из файла
На правах рукописиАЛЬ ХАЗРАДЖИ АБДУЛ КАДИР ХУССЕЙН НИМАЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИЕ НАНОРАЗМЕРНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ«ЯДРО-ОБОЛОЧКА» В РЕАКЦИИ ФИШЕРА-ТРОПША:СИНТЕЗ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, КИНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ02.00.04 – Физическая химия02.00.13 – НефтехимияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква – 2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждениивысшего образования «Московский технологический университет» (МИТХТ) на кафедрефизической химии им. Я.К. Сыркина и Федеральном государственном бюджетном учреждениинауки «Институт нефтехимического синтеза им. А.В.
Топчиева РАН»Научные руководители:ФЛИД Виталий Рафаилович, доктор химических наук,профессорКУЛИКОВА Майя Валерьевна, кандидат химическихнаукОфициальные оппоненты:ШМИДТ Александр Федорович, доктор химическихнаук, профессор, заведующий кафедрой физическойхимии ФГБОУ ВО «Иркутский государственныйуниверситет»ЕЛИСЕЕВ Олег Леонидович, доктор химических наук,ведущий научный сотрудник ФГБУН «Институторганической химии им. Н.Д. Зелинского» Российскойакадемии наукВедущая организация:ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтянойтехнический университет»Защита состоится «17» мая 2017 г. в 1530 на заседании Диссертационного Совета Д 212.131.10в ФГБОУ ВО «Московский технологический университет» (МИТХТ) по адресу:119571, г. Москва, пр.
Вернадского, д. 86, ауд. М-119.Отзывы на автореферат направлять по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, д.86,ФГБОУ ВО «Московский технологический университет» (МИТХТ).С диссертацией можно ознакомиться на сайте https://www.mirea.ruФГБОУ ВО «Московский технологический университет».Автореферат разослан «»ивбиблиотеке2017 г.Ученый секретарьДиссертационного Совета Д 212.131.10Кандидат химических наук, доцентЕ.Е. Никишина2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.
Синтез Фишера-Тропша (СФТ) является универсальнымметодом получения широкого спектра углеводородов из альтернативного сырья [1,2].Перспективность использования СФТ связывают и с возможностью получения ценныхуглеводородных соединений из дешевого сырья, например, бытового мусора, отходовлесного и сельского хозяйства и т.д.
Этот фактор является крайне важным для решенияэкологических задач.В качестве катализаторов СФТ используются соединения кобальта и железа, нопоследние являются более предпочтительными из-за их относительно низкой стоимости,высокой устойчивости к ядам и способности работать при низких значениях отношенияH2/CO. СФТ протекает с большим выделением тепла. Проведение реакции в условияхтрехфазнойсистемыгаз–жидкость–твердоетело(сларри-реактор),позволяетсбалансировать тепловые эффекты и уменьшить диффузионные ограничения [3].Для проведения СФТ в сларри-реакторе используют наноразмерные катализаторы,которые позволяют создавать реакционную систему, не склонную к расслоению, чтосущественно облегчает гидродинамику процесса. Тем не менее, катализаторы этого типа донастоящего времени остаются малоизученными, так как синтез наноразмерных частиц и ихпоследующее применение в реакторном узле представляет весьма сложную задачу.
Еерешением может стать синтез наноразмерных частиц катализатора in situ непосредственнов углеводородной среде сларри-реактора.Известно, что оптимальное содержание металлического компонента в классическихтрехфазных СФТ-системах не превышает 20% [4]. Ультрадисперсные суспензии с такойконцентрацией твердых частиц легко агломерируются. Проблема укрупнения активныхметаллсодержащих частиц может быть решена введением поверхностно-активных веществ,ионогенных жидкостей и пр. Однако, эти способы неприемлемы для приготовлениякаталитических дисперсий СФТ из-за наличия в таких стабилизаторах компонентов,являющихся каталитическими ядами.
Возможным решением является применение вкачестве стабилизирующего компонента полимерных систем [5]. Таким образом, изучениезакономерностейСФТвтрехфазнойсистеме3вприсутствиинаноразмерныхжелезополимерных катализаторов, полученных in situ в углеводородной среде, актуально иимеет как практическую, так и теоретическую значимость.Фундаментальной проблемой, в рамках которой выполнена диссертация, являетсяразработкакаталитическихуглеродсодержащегометодовсырьяполученияразличнойсинтетическихприродысуглеводородовприменениемизнаноразмерныхжелезополимерных дисперсий.Цельработызаключаетсявполучениииисследованиисвойствновыхнаноразмерных железополимерных катализаторов для трехфазного процесса ФишераТропша.В рамках сформулированной цели должны быть решены следующие задачи:1.синтез новых наноразмерных железополимерных катализаторов для трехфазногопроцесса Фишера-Тропша;2.исследование морфологии, структуры и свойств синтезированных контактовсовокупностью физико-химических методов;3.изучение особенностей протекания трехфазного СФТ в присутствии наноразмерныхжелезополимерных контактов;4.установление зависимости состава и строения продуктов от природы используемогополимера;5.определение подходов для изучения кинетики СФТ системе наножелезо – парафин –полимер.Научная новизна работы:1.Впервые осуществлен системный подход к изучению трехфазного СФТ вприсутствии наноразмерных железополимерных каталитических дисперсий.
Исследовановлияние природы полимерного компонента на строение наноразмерных железосодержащихкаталитических композиций in situ в углеводородной среде, закономерности протеканиятрехфазного СФТ и состав жидких продуктов синтеза - алифатических углеводородов икислородсодержащих соединений.2.ВпервыекаталитическаяразработанадисперсиядляэффективнаятрехфазногонаноразмернаяСФТ,позволяющаяселективностью получать жидкие алифатические углеводороды.4железополимернаясповышенной3.Наоснованииэкспериментальныхданныхпроведенанализкинетическихзакономерностей СФТ, в котором ключевой стадией является адсорбция СО. Предложеныразличные кинетические модели процесса, протекающего в присутствии наноразмерныхжелезополимерных катализаторов.Практическая значимость работыРазработана методика получения наноразмерных железосодержащих каталитическихдисперсий, позволяющих с повышенной селективностью получать жидкие алифатическиеуглеводороды в условиях трехфазного СФТ.
Определены закономерности синтезананоразмерных железополимерных каталитических дисперсий с заданными свойствами иразмерами частиц. Оптимизированы условия синтеза и активации наноразмерныхжелезополимерных каталитических дисперсий, а также трехфазного процесса СФТ в ихприсутствии. Предложенные кинетически модели дают возможность оптимизироватьреализацию трехфазного СФТ с целью повышения групповой селективности процесса.Используемые в данной работе методологические подходы могут быть применены длякомплексного исследования трехфазного СФТ.Положения, выносимые на защиту:1.-результатыскринингакаталитическихнаноразмерныхжелезополимерныхдисперсий в трехфазном СФТ;2.- результаты сравнения морфологии, структуры и свойств наноразмерныхжелезополимерных каталитических дисперсий, содержащих синтетические полимерыразличной природы;3.- результаты исследования зависимости каталитических свойств наноразмерныхжелезополимерных каталитических дисперсий от природы полимерного компонента;4.- результаты исследования кинетических закономерностей СФТ в системе железо –парафин – полимер в интервале температур 220 – 3200С.Личный вклад автора заключается в синтезе наноразмерных железополимерныхкаталитических дисперсий, их испытании в трехфазном СФТ, в обсуждении полученныхрезультатов и их сопоставлении с литературными данными, исследовании и интерпретациирезультатов физико-химических и кинетических исследований, построении кинетическихмоделей СФТ и формулировании научных выводов.5Апробация работы.
Результаты исследований и основные положения диссертациидокладывались и обсуждались на научной конференции ИНХС РАН, посвященной 80летию со дня рождения академика Н.А. Платэ (Москва, 2014); XII Международномконгрессе по катализу «EuropaCat-XII» (Казань, 2015); Международной научнойконференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2016» (Москва, 2016);IV Российско-Казахстанской молодежной научно-технической конференции «Новыематериалы и технологии» (Барнаул, 2016).Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 4 доклада (в виде тезисов) на международныхи российских конференциях.Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, литературногообзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы.Диссертация изложена на 124 страницах, содержит 13 таблиц, 42 рисунка. Списокцитируемой литературы включает 196 наименований.Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы целидиссертационной работы.Глава 1. В Литературном обзоре дана краткая информация об истории СФТ,приведены сведения о целевых и нецелевых продуктах, рассмотрена термодинамика имеханизм синтеза углеводородов из СО и Н2, рассмотрены особенности молекулярномассового распределения продуктов СФТ. Описаны катализаторы СФТ на основе рутения,никеля, кобальта и железа.
Рассмотрены особенности формирования активных центровкатализаторовСФТ.Описаныразличныеметодыполученияметалл-содержащихнаночастиц.Глава2.ВЭкспериментальнойчастиизложеныметодикипроведенияэкспериментов, физико-химических исследований катализаторов, анализа исходныхвеществ и продуктов реакций. Описан синтез железополимерных каталитическихдисперсий для трехфазного СФТ, представлены их характеристики. Описаны установки иметодики проведения каталитического эксперимента. Изложены методики проведенияфизико-химических исследований каталитических дисперсий: ИК-Фурье-спектроскопия,6рентгенография (РФА), динамическое рассеяние света (ДРС), атомно-силовая микроскопия(АСМ).Синтез металлосодержащей суспензии производили путем предварительногорасплавления полимера (10 г) в 100 мл парафина П-2 (ГОСТ 23683-89 – смесьвысокомолекулярных углеводородов С18-С35, преимущественно алифатического строения,получаемая при перегонке нефти) при 100°С и последующего нагрева системы до 260290°С при перемешивании в токе инертного газа (Ar).
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
