Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

-

Malwina Wasilewska-Stefańska

Abstract

-
Record ID
WUTb9b3ba49211640f79ef30600e5602af9
Diploma type
Master of Science
Author
Malwina Wasilewska-Stefańska Malwina Wasilewska-Stefańska,, Undefined Affiliation
Title in Polish
METANIZACJA TLENKU WĘGLA NA PROMOWANYCH KATALIZATORACH RUTENOWYCH
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
Reakcja metanizacji, czyli katalityczna reakcja tlenków węgla z wodorem, w wyniku której powstaje metan, jest stosowana w przemyśle do oczyszczania gazów z małych ilości tlenków węgla w wytwórniach wodoru lub amoniaku, ale także do oczyszczania strumieni wodoru w rafineriach i instalacjach do otrzymywania etylenu [23]. Szczególne zainteresowanie reakcją metanizacji wiąże się z oczyszczaniem wodoru do zastosowań w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych, w których tlenek węgla stanowi truciznę [4-6]. Klasycznym przykładem kontaktów stosowanych w procesie metanizacji jest tlenek niklu osadzony na nośniku z tlenku glinu [2,3]. Z doniesień literaturowych wiadomo jednak, że ruten jest aktywniejszym od niklu katalizatorem tej reakcji [13]. Katalizatory rutenowe można otrzymać osadzając metal na różnych nośnikach (Al2O3 [4,6,13,14,18] MgO [13], SiO2 [6,14,19], Fe2O3 [14]). Coraz większym zainteresowaniem cieszą się kontakty rutenowe osadzone na węglu aktywnym [13,16,20], z uwagi na jego cenne właściwości (nietoksyczność, rozwinięta powierzchnia oraz niska cena). Prowadzone są również badania nad wprowadzeniem do katalizatorów rutenowych dodatków, które mają polepszyć ich aktywność. Badanymi promotorami kontaktów rutenowych są: cez [16, 18], magnez [16], czy wanad [16]. Niniejsza praca dotyczy kontaktów Ru/C promowanych barem. Jej zasadniczym celem było określenie wpływu zawartości rutenu oraz obecności baru na aktywność katalizatorów rutenowych osadzonych na termicznie modyfikowanym węglu aktywnym w reakcji metanizacji CO. Jako nośnik katalizatorów rutenowych promowanych barem został użyty komercyjny węgiel aktywny (RO 08; Norit), poddany dodatkowej obróbce termicznej. Prekursor fazy aktywnej (RuCl3·0,5H2O) nanoszono metodą impregnacji z roztworu acetonowego. Promotor barowy wprowadzano impregnując nośnik wodnym roztworem Ba(NO3)2. W celu scharakteryzowania spreparowanych katalizatorów zastosowano badania teksturalne, chemisorpcyjne i termograwimetryczne (TG-MS). Ponadto, przy współpracy z Instytutem Nawozów Sztucznych w Puławach, zbadano aktywność kontaktów w procesie metanizacji CO. Badania tekstury katalizatorów pokazały, że zwiększanie ilości osadzanego na nośniku rutenu oraz prekursora barowego powoduje spadek całkowitej powierzchni właściwej badanych układów. Wyniki badań chemisorpcyjnych, podczas których kontakty typu Ru/C poddano oddziaływaniu z tlenkiem węgla, pokazują, że wraz ze wzrostem zawartości rutenu na nośniku węglowym rośnie ilość zaadsorbowanego gazu. W konsekwencji im więcej rutenu zostanie osadzone na nośniku, tym mniejsza jest dyspersja tego metalu, natomiast krystality Ru są większe. Jak pokazują zaprezentowane w pracy wyniki badań termograwimetrycznych, główny ubytek masy katalizatorów typu Ru/C można przypisać redukcji rutenu powierzchniowo utlenionego w procesie pasywacji na etapie preparatyki. Jednak spadek masy tych kontaktów obserwowany na etapie izotermicznym (T=500ºC), odpowiada prawdopodobnie metanizacji nośnika węglowego i jest on tym większy im więcej Ru zostało osadzone na nośniku. W przypadku kontaktów z dodatkiem baru ich znaczący ubytek masy wynika z zachodzenia dwóch reakcji: redukcji rutenu powierzchniowo utlenionego oraz redukcji azotanu(V) baru – prekursora barowego. Wyniki otrzymane dla kontaktów na etapie izotermicznym świadczą o tym, że bar hamuje proces metanizacji podłoża węglowego kontaktów. Spadek masy kontaktów z dodatkiem baru był tym mniejszy, im więcej baru wprowadzono do katalizatora. Wyniki pomiarów aktywności katalizatorów Ru/C w trzech temperaturach: 220, 240 i 270ºC wskazują, że aktywność katalizatorów rutenowych w reakcji metanizacji tlenku węgla rośnie wraz ze zwiększaniem się ilości fazy aktywnej – rutenu. Wprowadzenie baru do kontaktów rutenowych zmniejsza ich aktywność w procesie metanizacji CO. Wyniki z przeprowadzonych eksperymentów dla katalizatorów rutenowych do metanizacji tlenku węgla pokazały, że zawartość rutenu oraz obecność baru w kontaktach ma wpływ na ich aktywność. Najaktywniejsze okazały się być kontakty typu Ru/C o największej zawartości rutenu, tj. 25%wag. (Ru(25)/C), natomiast kontakty z dodatkiem baru odznaczały się niższą aktywnością. Spośród spreparowanych katalizatorów te o średniej i dużej zawartości rutenu niepromowane i promowane barem, mają aktywność w reakcji metanizacji tlenku węgla wyższą od aktywności komercyjnego katalizatora niklowego RANG-19. Świadczy to o potencjale aplikacyjnym układów typu Ru/C oraz Ba-Ru/C. Jednak potrzebne są dalsze badania pozwalające zoptymalizować skład tych katalizatorów
File
  • File: 1
    PRACA MAGISTERSKA 2012 M.Wasilewska-Stefańska.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTb9b3ba49211640f79ef30600e5602af9/
URN
urn:pw-repo:WUTb9b3ba49211640f79ef30600e5602af9

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page