Химия и химические технологии / 8. Кинетика и катализ

К.т.н. Каримов О.Х., к.х.н. Касьянова Л.З., к.т.н. Каримов Э.Х., Бакке Д.В., Шамсутдинов Ф.Ф.

Уфимский государственный нефтяной технический университет, Россия

Влияние дисперсности частиц и концентрации активного компонента катализатора на скорость нагрева в микроволновом поле

Применение микроволнового излучения сверхвысокочастного (СВЧ) диапазона в химии и химической технологии уже несколько десятилетий представляет особый научный интерес. Подвод энергии в реакционную среду осуществляется посредством излучения, что потенциально снижает энергозатраты процесса. Достоинства использования СВЧ излучения хорошо описаны в работах [1-4], в частности, представляется возможным использование микроволнового излучения в производстве катализаторов, в особенности металлоксидных [5].

Изучение влияние микроволнового излучения на скорость нагрева различных металлоксидных катализаторов представляет несомненный интерес для подбора оптимального режима термических стадий его синтеза [6-8]. В работе [9] изучалось влияние микроволнового излучения на нанесенные металлические катализаторы с различной концентрацией металла. Выявлена прямая зависимость скорости и температуры нагрева катализаторов от концентрации активного компонента.

На второй этапе работы исследовалось влияние степени дисперсности катализатора на температуру нагрева. Для исследования данного эффекта были подготовлены образцы катализатора с размером частиц меньше 125 мкм и в пределах 300-425 мкм. Эксперименты показали, что более крупные частиц нагреваются более эффективно. Однако, скорость и интенсивность нагрева сильно зависят от типа катализатора и концентрации металла на носителе. Так, для катализатора Ni/CeO₂-ZrO₂ наблюдались сильные температурные различия между разными размерами частиц катализатора, в то время как данный эффект оказался пренебрежимо мал для катализатора Ni/Al₂O₃ (рис. 1). Аналогичные результаты наблюдались для родиевого катализатора.

Тем не менее, независимо от наблюдаемой тенденции, разница температуры между более мелкими и более крупными частицами одного и того же катализатора более выражена для катализаторов с более высокой концентрацией металла и практически не видна на низкой концентрации активного металлического компонента. Кроме того, вклад в нагрев вносит носитель катализатора, так оксид алюминия нагревается значительно меньше оксидов циркония и церия.

Литература:

1. Karimov O.K., Karimov E.K., Daminev R.R., Kasyanova L.Z., Nasyrov R.R. // World Applied Sciences Journal. - 2013. - Т. 24. № 3. - С. 320-325

2. Касьянова Л.З., Каримов Э.Х., Каримов О.Х. // Приволжский научный вестник. – 2012. – № 6 (10). – С. 6-8.

3. Каримов О.Х., Каримов Э.Х., Касьянова Л.З., Идрисова В.А., Быковский В.С., Вахитова Р.Р. // Современные проблемы науки и образования. – 2014. - № 1. – С. 446.

4. Касьянова Л.З., Каримов О.Х., Каримов Э.Х. // Башкирский химический журнал. – 2014. – Т. 21, № 3. – С. 90-94

5. Каримов О.Х., Даминев Р.Р., Касьянова Л.З., Каримов Э.Х. // Фундаментальные исследования. - 2013. - №4-4. - С. 801-805.

6. Каримов О.Х., Даминев Р.Р., Касьянова Л.З., Каримов Э.Х., Вахитова Р.Р. // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2013. - № 4. - С. 291-301.

7. Даминев Р.Р., Бикбулатов И.Х., Юнусов Д.Ш., Каримов О.Х. // Башкирский химический журнал. - 2009. - Т. 16, № 3. - С. 110-112.

8. Karimov O.K., Daminev R.R., Kasyanova L.Z. // Middle East Journal of Scientific Research. - 2013. - V. 18, № 2. - p. 127-130.

9. Durka T. // Microwave effects in heterogeneous catalysis: Application to gas-solid reactions for hydrogen production, GildePrint, 2013. – p. 161