Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

-

Maria Wściseł

Abstract

-
Record ID
WUTa2db4d06973143449a5e3da425d2da36
Diploma type
Master of Science
Author
Maria Wściseł Maria Wściseł,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Katalizatory kobaltowe osadzone na węglu aktywnym do syntezy amoniaku
Supervisor
Wioletta Raróg-Pilecka (FC/CChT) Wioletta Raróg-Pilecka,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair of Chemical Technology (FC/CChT)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
02-07-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Synteza amoniaku jest jedną z największych gałęzi przemysłu chemicznego. Wydajność rocznej produkcji to około 150 mln ton NH3, z którego wytwarza się m. in. kwas azotowy, mocznik i sodę. W instalacjach do syntezy amoniaku stosuje się dwa katalizatory: stopowy katalizator żelazowy (w większości zakładów) i katalizator rutenowy na nośniku z węgla aktywnego (w fabrykach koncernu Kellogg Brown & Root), który stosuje się wspólnie z kontaktem żelazowym. Jednakże wady obu katalizatorów sprawiają, że prowadzone są badania nad nowymi aktywnymi układami katalitycznymi, między innymi nad kontaktami kobaltowymi. Celem przeprowadzonych badań było otrzymanie nośnikowych katalizatorów kobaltowych, różniących się ilością wprowadzonej fazy aktywnej (Co), przy zachowaniu odpowiedniej dyspersji kobaltu i wysokiej aktywności w reakcji syntezy amoniaku. Wytworzono dwa rodzaje nośnikowych kontaktów kobaltowych: promowane barem (Co+Ba/C) oraz promowane cerem i barem (Co+Ce+Ba/C), w których prekursor promotora cerowego wprowadzany był na dwa sposoby (metodą wspólnego wprowadzenia promotora cerowego razem z fazą aktywną lub metodą impregnacji następczej). Nośnikiem fazy aktywnej był węgiel aktywny. Materiał węglowy poddawano dwuetapowej obróbce termicznej, obejmującej wysokotemperaturowe wygrzewanie (1900oC) w argonie oraz zgazowanie w strumieniu pary wodnej (865oC). W wyniku przeprowadzonych operacji otrzymano nośnik węglowy o korzystnej teksturze (określonej na podstawie badań mikroporowatości), na który następnie nanoszono fazę aktywną (kobalt) i promotory (bar lub bar i cer). Na spreparowanych katalizatorach przeprowadzono badania charakteryzujące: • temperaturowo - programowaną redukcję (TG/ DTG – MS), • chemisorpcję wodoru (TPD H2), • testy aktywności katalizatorów w reakcji syntezy amoniaku. Pomiary TG/DTG – MS umożliwiły zbadanie procesu redukcji otrzymanych układów katalitycznych. Stwierdzono, że podczas aktywacji katalizatorów wydziela się woda (pochodząca z rozkładu Ba(NO3)2 i Co(NO3)2·6H2O oraz woda zafizysorbowana na powierzchni próbki), tlenek azotu(II) (pochodzący z rozkładu Ba(NO3)2) i metan, który tworzy się na skutek procesu metanizacji nośnika węglowego w atmosferze wodoru. Promotor barowy wpływa jednak hamująco na metanizację nośnika węglowego. Na podstawie pomiarów chemisorpcyjnych wyznaczono wartości dyspersji (FE) i średni wymiar krystalitów fazy aktywnej (d). Katalizatory o mniejszej zawartości kobaltu miały większą dyspersję i mniejszą średnicę krystalitów, dzięki czemu posiadały większą powierzchnię fazy aktywnej. Wykazano, że stosując odpowiednią preparatykę można otrzymać nośnikowe katalizatory kobaltowe, zachowujące odpowiednią dyspersję fazy aktywnej. Pomiary aktywności katalitycznej spreparowanych katalizatorów prowadzono w zakresie temperatur 370 – 430°C, pod ciśnieniem 9 MPa, w stechiometrycznej mieszaninie wodoru i azotu (H2:N2 = 3:1), zawierającej 2 lub 8,5% molowych amoniaku. Wykazano, że duży wpływ na szybkość tworzenia amoniaku ma temperatura procesu, dodatek promotora cerowego oraz ilość wprowadzonej fazy aktywnej. Ponadto, sposób wprowadzenia promotora cerowego znacznie wpływa na właściwości uzyskanych katalizatorów. Wspólne wprowadzenie Co i Ce na nośnik węglowy skutkuje lepszymi właściwościami kontaktów, niż stosowanie metody impregnacji następczej. Katalizatory kobaltowe osadzone na termicznie modyfikowanym węglu aktywnym wykazują wysoką aktywność w reakcji syntezy amoniaku, znacznie wyższą od aktywności konwencjonalnego katalizatora żelazowego. Najwyższą aktywność w reakcji syntezy amoniaku uzyskano dla katalizatora zawierającego 45,59%wag. kobaltu i promowanego barem i cerem. Spreparowane nośnikowe katalizatory kobaltowe typu Co+Ba/C i Co+Ce+Ba/C są wysoce termostabilne.
File
  • File: 1
    Praca mgr M. Wściseł.doc
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTa2db4d06973143449a5e3da425d2da36/
URN
urn:pw-repo:WUTa2db4d06973143449a5e3da425d2da36

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page