Вплив промоторів лужного характеру на фізико-хімічні показники каталізатора конверсії карбон (II) оксиду водяною парою

Abstract

Каталітична конверсія карбон (ІІ) оксиду з водяною парою є одним із основних процесів в інтегрованих хімічних технологіях переробки вуглеводнів на продукти зв’язаного азоту. Від активності і стабільності каталізаторів, що використовуються в цьому процесі, залежить глибина переробки СО з Н2О. У цих дослідженнях наведено фізико-хімічні характеристики, такі як питома поверхня, міцність, розподіл пор за ефективними радіусами, активність, кислотність каталізатора низькотемпературної конверсії СО, промотованого лужною добавкою, який має підвищену активність порівняно з існуючим. На основі аналізу цих показників ця інтерпретація ролі лужного промотора в підвищенні якості цього каталізатора. У статті доведено, що використання промотора лужної природи RNa з масовою часткою 0,5% приводить до покращення фізико-хімічних характеристик каталізатора низькотемпературної парової конверсії карбон (ІІ) оксиду. Встановлено, що за умови такого промотування зменшується концентрація Купруму на поверхні цього контакту. Під час прожарювання за температури 225°С протягом 7 год зменшення уявної щільності супроводжується збільшенням питомого об’єму пор з ефективним радіусом від 100 до 500 Å до 65,3%. Така структура каталізатора дає змогу максимально використовувати внутрішню поверхню контакту і збільшити швидкість реакції. Крім того, механічна міцність каталізатора, промотованого лужною добавкою RNa з масовою часткою 0,5%, є на рівні промислового аналога НТК-4. Досліджено питому поверхню цього каталізатора. Її значення склало 81,0 м²/г проти 70,1 м²/г для НТК-4. Дослідний каталізатор має більшу кислотність поверхні. Визначено його активність у реакції низькотемпературної парової конверсії СО. Вона збільшилася на 19,1%. Ступінь перетворення карбон (ІІ) оксиду досягла 91,3%, а для НТК-4 ця величина відповідає 72,2%. Встановлено, що максимальна питома константа швидкості досягається за умови вмісту лужного промотора в каталізаторі на рівні 0,5% мас.

CO-shift conversion is one of the main processes in integrated chemical technologies for the processing of hydrocarbons into bound nitrogen products. The efficiency of this reaction depends on the activity and stability of catalysts used in this process. These studies provide physical and chemical characteristics such as specific surface area, strength, pore distribution over effective radius, activity, acidity of the catalyst’s surface. An interpretation of the role of the alkaline promoter in improving the quality of the low temperature shift (LTS) catalyst is given. It is proved in the article that the use of the alkaline promoter RNa with a mass fraction of 0.5% improves physical and chemical characteristics of the LTS catalyst. It is found out that such promotion decreases the Coper concentration on the surface of this contact. During the calcination at 225°C for 7 hours, the decrease in apparent density is accompanied by an increase in the specific pore volume with an effective radius of 100 to 500 Å up to 65.3%. This catalyst structure makes it possible to maximize the use of the internal contact surface and increase the reaction rate. In addition, the mechanical strength of the catalyst promoted by an alkaline additive RNa with a mass fraction of 0.5% corresponds to the industrial catalyst LTS-4. The specific surface of this catalyst was also investigated. Its value was 81.0 m²/g compared to 70.1 m²/g for LTS-4. The experimental sample had a higher acidity of the surface. Its activity in the LTS conversion was determined. It increased by 19.1%. The CO conversion rate reached 91.3%, and 72.2% for LTS-4. It was determined that the maximum specific rate constant is reached with the mass content of alkaline promoter in the catalyst up to 0.5%.