Выводы по работе

1 На основании анализа литературных и патентных источников выбраны в качестве перспективных объекты исследования:

элемент микроканального реактора, конструируемый укладкой между двумя плоскими пластинами одной гофрированной с высотой гофры 0,7 мм;

материал первичного носителя – сплав Х23Ю5 в виде холоднокатанной фольги толщиной 50 мкм;

вторичный носитель в виде тонкослойного покрытия – оксидный композит Al2O3:ZrO2= 1:1;

каталитически активный компонент – оксид никеля;

способ формирования тонкослойного покрытии – нанесение из суспензии.

2 Исследовано влияние условий приготовления суспензии на ее реологические характеристики. Установлено следующее:

2.1 Для получения качественного покрытия нанесением суспензий из оксида алюминия и циркония необходимо их использование в виде тонкодиспергированных частиц с преобладающим радиусом (1-3) мкм, что достигалось в работе измельчением в шаровой мельнице в течение 12 часов; проведение измельчения оксидов раздельно и совместно равноценно как в отношении дисперсности частиц, так и свойств суспензии.

2.2 Изменение плотности суспензии в диапазоне 1,3-1,1 г/см³ существенно снижает значение прилагаемой нагрузки, вызывающей разрушение структурированной коллоидоподобной системы (от 70 до 4 Па), при уменьшении эффективной вязкости, соответствующей этим нагрузкам (от 60 до 3 Па•с). Количественная оценка оксидного слоя, сформированного за 1 операцию «нанесение-центрифугирование-сушка», показала увеличение его массы с ростом плотности суспензии: от 0,8 до 2,2 и 3,6 % масс.

2.2 Изменение рН от 3 до 2 практически не сказывается показателях нанесения покрытия при плотности и реологических характеристиках суспензии при прочих равных условиях.

2.3 Для обеспечения высокой дисперсности частиц оксидной составляющей суспензии, стабильных значений рН и реологических характеристик структурированной системы достаточной является ее синтез при измельчении в течение 3-х часов.

3 Определены структурно-прочностных характеристики оксидных композитов в виде тонкослойных покрытий на пластинах и элементах микроканального реактора, а также в виде гранул, получаемых из суспензий:

3.1 По результатам определения механической прочности оксидного композита в виде тонкослойного покрытия (прочность на истирание) и в виде гранул (прочность на раздавливание) подтвержден выбор суспензии с плотностью 1,2 г/ см³ и рН=2-3, как обеспечивающая формирование равномерного и прочного покрытия и оксидного композита с более высокой прочностью.

3.2 Удельная поверхность оксидного композита, формируемого из суспензии выбранного состава составляет 110 м2/г, суммарный объем пор 0,40 см3/г.

4 Получены и исследованы свойства образцов Ni-катализаторов при варьировании способа введения активного компонента и его содержания: нитрат и карбонат никеля, пропитка и введение в суспензию; 7-12% NiО.

5 Анализ ИК спектров поглощения показал, что во всех образцах катализатора существует оксидная составляющая алюминия, циркония и никеля, а также гидроксильный покров и молекулы воды, сорбированные на поверхности оксидной матрицы. Все полученные спектры достаточно близки, что указывает на изоструктуру формирующейся оксидной матрицы.

5 Исследованы образцы катализатора (в виде гранул и элемента микроканала) в процессах окисления СО и Н₂

Наиболее активным (из исследованых) катализатором, работающим при более низких температурах, является катализатор, полученный методом пропитки оксидного композита Ni(NO)₃. Температура начала его работы при окислении СО составляет 265⁰С, далее при повышении температуры степень превращения катализатора резко возрастает и достигает при 330⁰С степени превращения 96%. При окислении Н2 температуре 300 ⁰С соотвествует степень превращения 97%.

6 Таким образом, исследованы условия формирования тонкослойного оксидного покрытия и катализатора на его основе для микроканальных пластин каталитического реактора и показана эффективность его применения в реакциях окисления СО и Н2.