2. Зерттеудің мақсаты мен міндеті

Аз компонентті катализаторды зерттеу қондырылған металлдың аз компонентті катализаторларды дайындау үшін синтезі төмендегідей сандық анализ, гравиметриялық анализ, титриметриялық анализ әдістерді қолданады. Қосарландырып тұндыру мыс қорғасын оксиді мен барии сульфатына ерітінді қоспаларын біргелікте тұндыру. Адсорбентке актив компоненті бар металл тұзын сіңдіріп соң буландыру арқылы дайындауды зерттеу.

Катализатордың беттік қасиеттерін адсорбенттік орта қасиетіне сәйкес газдардың сіңіру құбылысының қайтымды және қайтымсыз жағдайына байланысты зерттеледі. Бұл әдіс соңғы кезде жоғары дисперсі және аз компонентті катализаторлар үшін қолданып келеді.

Зерттеу жұмысының көпшілігі газ фазада жүргізіледі. Ni-/SiO₂, Ni-/Al₂O₃ жүйелерінің беттік қасиеттері зерттеледі. Зерттеу жұмыстарын адсорбт SiO₂ Al₂O₃ те газ адсорбциясын зерттеп сон қондырылған жүйелер салыстырылды. Зерттеу нәтижелері адсорбенттер үшін крастоликтері өлшемі 90 А жоғары дисперсті жүйелер үшін 40А. Бұл нәтижелер пораларының орташа радиусына сәйкес келеді.

Жоғары дисперсті катализатордың сутегі адсорбциясын пен көлемді температураның интервалында зерттелді. Катализатордың жалпы сіңірілген көлемі бойынша сіңірілген сутегінің мөлшерін анықталды. Сіңірілген сутегі көлемі Со/Аl₂O₃ катализаторының нәтижесінен төмендеген.

80-100ºС температура интервалында адсорбцияланған сутегі мөлшері зерттеліп, яғни сутегі атомына 14 никель атомы сәйкес келеді. Ал 300ºС температуралық режимде сутегі мөлшері 10 есеге артқандығы анықталды.

2 Тәжірибелік бөлім

2.1 Шикізат және өнім мінездемесі, оларға қойылатын талап

Қаңқалы алюмо-никельді катализатордың беттік құрлымы

Қаңқалы алюмо-никельді католизаторда адсорбцияланған сутегінің көлемі катализатордың синтез технологиясына, дайындалу әдісіне температуралық режиміне және бастапқы компоненттер сабасына байланысты. Үлгіні натрии гидроксидінің ерітіндісімен сілтілеу температуралық сіңіру көлемі 6 есеге дейін кемиді.

Құрам бойынша 1/1 қатынаста дайындалған катализатор балқымалы сутегінің 13,5 см³ көлемін адсорбциялайды ал құрам бойынша балқыма немесе каңқалы катализаторы 25,6см³/г бөлігін құрайды. Каңқалы катализаторлардың құрамы бойынша алюмениидің үлесіне қарай катализатордың термохромограммалы бір-бірімен ерекшеленеді.

Құрам бойынша 1/1 бойынша оның үш термодесорбционды максимумы болады: 10 градуста әлісз айқынды. 100 C˚ градус және 300 C˚ градус негізгі. Зерттеулердің нәтижесі катализаторларынан сутегінің десорбциялануы төрт түрлі формада болады.

Негізгі биіктік және 345C˚ 940C˚ және 1215C˚. Бірақ өте жоғары температурада өңдеу барысы басқа да процестер жүретіндігін ол экспримент нәтижелерін өзгертетіндігін ескеру қажет.

Авторлардың зерттеу нәтижелері бұл құбылысттарды адорбцияланған сутегі жағдайы. Қасиеттері катализаторлардың түрліше қасиеттерімен сипаттайды олар; қанықтаған қосылыстарды сутектендіру активтілігі каталитихалық қасиеттері табиғаты бойынша түсіндіреді.

Алюмо-никельді катализаторлардың сутегімен әсерлесуі фазалы кобальта жүру железімі термодесорбция әдісі бойынша зерттелген Эксперимент нәтижелері сутегінің дисорбциялану спектірі үш шектеуші обылысындаайқын байқалған. Ассорбцияланудың бірінші аумағын реакциялық теңдеуі бірінші реттіге сәйкес келеді яғни энергиясы. Ал термодисорбцияның 2 және 3 аумақтардағы реакция 2-ші рет бойынша энергияны Е дегі 37,3 ат/моль

Бірақ бұл қарастырылған зерттеу және зертханалық жұмыстарда бинарлы балқымалар құрамына сәйкес дисортцияланған сутегінің кинетикасы және энергиялық сипаттамасы мен сараптамасы зерттелмеген.

Сутегінің бөлінуі 0-40C˚ температура аралығында үздіксіз басталады ол 750C˚ аралығында жүреді. Бірақ әр түрлі жылдамдықта жүреді. Барлық қанқалы катализаторлар үшін десорбциялық шыңы бар ол айқын t=240-290 C˚ берік байланысқан сутегінің үлесі және әлсіз максимумы Т= 30-65 с. Бұл жүйелерде десорбциясының теңдеуі температуралық аумақта 1-ші ретті теңдеу бойынша ал екінші температуралық аумақта 2-ші реті теңдеу бойынша жүреді. Катализаторлардың құрамындағы алюминидің үлесі бинарлы Ni – АI балқымаларды 40-80% бойынша десорбцияланған сутегі көлемі 3 есеге артады, ал температураға қатты. Бірінші және екінші сутегі формасы 30-65 C˚ және 240-290 C˚ аралығында 27,2-47,8 және 73,3 106,8 сәйкес.

Қаңқалы Ni/Аl катализаторларының десорбциялық қасиеттері, сутегінің сипаттамасы мына кестеде көрсетілген

Кесте -1. Бинарлы никельді катализаторлардан сутегінің термодесорбциясы

Құрамы %	Абсорбция-н Н2 -пен катализтор t-300°C	Бөліну аумағы
		І 40-200°С			ІІ 200-300°С
		Көлемі Н2см3/г	Тмакс °С	Е дос кДамоль	Көлем Н2 см3/г	Тмакс°С	Е дес В макс кДм/моль
Ni :АI	32,7	6,4	6,5	47,8	18,6	290	106,8
20:80
Ni :АI	30,3	5,9	55	43,6	17,9	280	102,6
30:70

Бинарлы Ni АI 400 C˚ әсерге шыңы. АI 20C˚ және 400C˚ Десорбциялық қасиеті катализаторлар балқымасының құрамдас бөлігіне қарай энергиясы түрліше болады. Зерттеу нәтижелерінің қорытындысы катилизаторлардың құрамындағы активті кампанент алюмини металының өсуі бойынша балқымаларда әлсіз адсорбцияланған 30% -тен 19%-ке төмендегенің көрсетті, ал адсорбцияланбаған көлемі керісінше 48-56%-ке жоғарлағанын көрсетті.Бірақ қанқалы катализатор Ni аз мөлшердегі берікбайлысқан сутегі көлемі 86,2%. Жоғарғы сорбциялық қасиеті мына құрамдас катализаторларда десорбциялық сутегінің жалпы көлемі Ni (70%АI) және Ni (80%АI) сәйкес 30,3 және 30,7см. Қоспалары бар эвотикалык қоспалар АI+ Ni АI және Ni/АI фазалы катализаторлардың оптималды қасиеттері жоғары болады, олардың фазалық бөлігін сілті ерітіндісімен өңдеу кезінде кобальттың дисперсті бөлшектерімен байытылады. Катализаторлардың беттін және бөлшектер диаметрірлері үлғайтады. Алюминилі катализаторлардың төменгі көрсеткішті бойынша 50 40 АI-де Ni/АI және Ni/АI интерметалиттерінің қатысуымен түсіндіріледі, яғни олар катализаторлардағы металдың өлшемдерін кішірейтеды. Бинарлы Ni – АI балқыма катализатарларының сорбциялық қасиеті (қаңқалы жүйелер үшін) төмендегі рет бойынша жоғарылайды:

(Ni 40 % АI)<( Ni 50AI)< Ni (70% AI)< Ni (80%AI)

Кобольтті катализатордан әлсіз байланысқан сутегі формасымен негізінен балқымалардың ауыспалы модификация металдармен қосымшаларында және нәтижелер көрсетеді.

Олар: Ті, Cr, Fe, Zr, N6, Mo, To

Модифицирленген кобальтті катализаторлардан сутегі десорбциясының бірнеше оның ажыратылатын биіктері бар, оның себептері катализатордың жанасу беткейіндегі энергетикалық біртекті болмауымен түсіндіріледі. Жалпы сутегінің десорбциясының айқын білінуі үш темперутралық аумағында кездеседі. 15-120 C˚, 120-130 C˚ және 320-400 C˚.

Аталған металдармен дайындалған кобольтті катализаторлардан физика, химиялық көрсеткіштері төмендегі кестеде көрсетілген.

Кесте 2-Никельді катализатордың үлгісін түрлі металдар қатысатындағы сутегі термодесорбциясы

Массасы%	согЖз	ож	Мс*фх	Фазаның кұрамы	а,нм	Lнм	S,m2/r
1	2	3	4	5	6	7	8
	79	1	-	Ni 2O5AIO5AI5Ni AI	0,352	4,8	10,5
1.0%Fi	78	2	TiAI3	-//-//-	0,352	4,7	40,0
3.0	80	0	10	-//-//-	0,352	4,2	31,9
5.0	79	3	18	-//-//-	0,352	3,4	34,7
7.0	75	2	23	-//-//-	0,353	3,6	24,7
10.0	75	-	35	Ni 2O5-AI2	0,353	3,4	49,5

Легирлеуші металдар бірінші кезекте адсорбцияланған сутегінің байланыс энергиясына әсер етеді. Мейлінше әлсіз энергиялық яғни адсорбцияланған сутегі энергиясы платиналы металл қосымшаларында айқындалған. І-адсорбцияланған сутегі формасы бойынша бұл металдар әлсіз байланысқан сутегі формаларын түзілуіне ыңғай жасайды. Н₂-ң Г жеке -10-35 градус Ри қосымшасы екінші формалы сутегінің десорбциясын әлсіретеді, оның орташа энергиясы 80 Ат/моль ал десорбцияланған Н₂ Е де -15,9-20,1 және 52,4-77,5 кАт/моль. Көрсетілген катализаторлар әлсіз десорбцияланған Н₂ бойынша салыстырмалы V сыйымдылығы жоғары көрсеткіштерге ие. Бұл құбылыс ауыспалы металдардың болуына байланысты өзгереді.

Никельді жүйесі 1-10 пайызы қосу барысында алынған балқымаларда десорбцияланған сутегінің қосымшасын жалпы көлемін жоғарылатады яғни 30,7 де 55,3 см³/г және бірінші және екніші температуралық аумақтарды әлсіз байланысынан сутегіні қамтиды, оның сәйкес энергиясы Е ден 20,1-21,8 21,6-62,8 кДж үшінші аумағында берік байланысқан сутегі формасы түзіледі онің энергиясы Е ден 99 кДж/моль.

Никельді катализаторлардың фазалық құрамына және құрылымына модифицирлеуші металдар Zr,N₆ Mo Ta әсері жұмыс нәтижелерінен көрсетілген. Бірақ олар аралық металдар бойынша кабольтті катализаторларда акцепторлы қасиетке ие және олар адсорбциялаушы сутегі энергиясын төмендетеді Сондықтан берік адсорбцияланған сутегі күші негізінен легирлеуші металл оксидтерінің болуына байланысты, яғни ТіО₂, Н₂О, ZrO₂ WO₃ TaO немесе бос хром металының әсерінен.

Көптеген модифицирлеуші металдар адсорбцияланған сутегі көлемінің энергия байланысын төмендетеді соған сәйкес қосымша көлем ретінде әлсіз және берік адсорбцияланған күйлерін туғызады. Сутегінің адсорбциясы кезінде негізгі үлес 2-ші берік адсорбцияланған күйі болып табылады. Тмокс десорбциясы 210-370 градус [15].