Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Классификация и определение мембран, мембранных катализаторов и реакторов 9
1.2. Мембранная технология и традиционные реакторы 15
1.3. Транспорт реагентов в пористой среде мембранного катализатора 17
1.4. Методы получения синтез-газа 24
1.4.1. Газификация каменного угля 24
1.4.2. Паровая конверсия метана (ПКМ) 25
1.4.3. Парциальное окисление метана 27
1.4.4. Углекислотная конверсия метана (УКМ) 29
1.4.5. Совмещенные с процессом УКМ варианты получения синтез-газа 33
1.4.6. Перспективы применения УКМ в промышленности 34
1.5. Обзор разрабатываемых катализаторов углекислотной конверсии метана 35
1.5.1. Катализаторы на основе никеля, кобальта, благородных металлов, перовскитов 35
1.5.2. Карбиды молибдена и вольфрама 39
1.5.3. Применение мембранных катализаторов и реакторов в УКМ 44
1.5.4. Способы получения карбидов молибдена и вольфрама 46
1.5.5. Получение карбидов методом температурно-программированного карбидирования 48
1.5.6. Получение биметаллических WC-Mo2C катализаторов 51
1.5.7. CVD-метод получения прекурсоров биметаллических катализаторов 53
1.6. Кинетическое моделирование процесса углекислотной конверсии метана 53
Выводы из литературного обзора 55
Глава 2. Методики экспериментов 57
2.1. Материалы и реактивы 57
2.2. Методика приготовления катализаторов 57
2.3. Методика определения каталитической активности мембранных катализаторов в мембранном реакторе 59
2.4. Методика определения проницаемости мембранных катализаторов 62
2.5. Методика хроматографического анализа 62
2.6. Рентгенофазовый анализ (РФА) 63
2.7. Электронная микроскопия и энергодисперсионный анализ 64
2.8. Адсорбционные измерения 65
2.9. Методика измерения электросопротивления мембран 66
2.10. Кинетические расчеты 67
Глава 3. Приготовление мембранных катализаторов для углекислотной конверсии метана методом совместного осаждения из газовой фазы 68
3.1. Требования, предъявляемые к мембранным катализаторам 68
3.2. Осаждение смешанных оксидов вольфрама и молибдена на микрофильтрационную мембрану 72
3.3. Получение смешанных оксидов и карбидов вольфрама и молибдена на мембранах с барьерным слоем 77
3.3.1. Формирование барьерного слоя на микрофильтрационной мембране 77
3.3.2. Получение двойных оксидов и карбидов молибдена и вольфрама с использованием мембраны с барьерным слоем МоО2 80
3.4. Формирование фазового состава и поровой структуры карбидов Мо и W в процессе температурно-программируемого карбидирования 85
Глава 4. Углекислотная конверсия метана на мембранных Mo- и W карбидных катализаторах 90
4.1. Сравнение традиционного каталитического реактора и реактора с мембранным катализатором 90
4.1.1. Материальный баланс углекислотной конверсии метана 90
4.1.2. Кинетический эксперимент в традиционном каталитическом реакторе и реакторе с мембранным катализатором 93
4.1.3. Кинетическое моделирование процесса УКМ в традиционном реакторе и реакторе с мембранным катализатором 96
4.1.4. Расчет плотности потока в пористой среде мембранного катализатора 102
4.2. Влияние состава мембранных катализаторов на показатели УКМ 108
4.3. Сравнение характеристик полученных в работе мембранных катализаторов УКМ с показателями традиционных катализаторов, опубликованными в различных изданиях 116
Заключение 118
Выводы 119
Список литературы 121
Благодарности 135
