Низкотемпературное окисление СО

Цель работы: изучение каталитических свойств материалов в проточном реакторе.

Работа направлена на получение навыков работы на проточной каталитической установке: подготовка к экспериментам, проведение эксперимента, сбор и обработка экспериментальных данных.

Практическое значение окисления CO до CO₂

CO + 1/2O₂ = CO₂

определяется высокой токсичностью CO и необходимостью очистки от CO выхлопных газов внутреннего сгорания и выбросов промышленности. Кроме того, в промышленности необходима очистка различных технологических газов от примесей CO, например, в CO₂ лазерах, при очистке водорода для топливных элементов, полученного путем парофазной конверсии CO.

Нанесенные металлы платиновой группы показывают необходимую активность в данном процессе только при повышенных температурах. Недостатком данных катализаторов являются также их высокая стоимость, чувствительность к ядам и требование к повышенному содержанию O₂ в смеси. Тем не менее, в случае очистки отходящих газов бензиновых двигателей в каталитических нейтрализаторах благородные металлы (Pt, Pd, Ru, Rh) являются лучшими и практически единственными катализаторами.

Для окисления CO в противогазах ранее использовали патроны с гопкалитом – комбинацией MnO₂ (60%) и CuO (40%), позволяющей окислять CO даже при минусовых температурах, но весьма чувствительной к перегревам. Их широкому применению препятствовала также чувствительность к парам воды. В настоящее время для удаления CO из различных газов путем окисления используют CuO/Al₂O₃, катализаторы на основе CuCr₂O₄, некоторые манганиты и ферриты.

Недостатки имеющихся катализаторов окисления CO до CO₂ ограничивают их использование в ряде практически важных случаях (например, в космических аппаратах) и обусловливают необходимость разработки и внедрения новых типов катализаторов, стабильно работающих при низких температурах и устойчивых к влиянию паров воды.

Аппаратура:

- проточная каталитическая установка с on-line анализом CO (электрохимический датчик);

- пресс лабораторный с пресс-формой;

- сита с ячейками 0,25; 0,5; 1 мм;

- весы аналитические;

- мерная пробирка/цилиндр;

- катализаторы

Порядок выполнения работы:

Включить термостат реакторного блока, установить температуру жидкости 29,0ºС. Установить 4х-ходовой кран регулировки потоков в положение «мимо реактора». Включить формирователь потоков, открыть кран подачи воздуха, открыть баллон со смесью CO в N₂. Задать необходимое соотношение потоков воздуха и смеси с помощью формирователя потоков и общую скорость потока с помощью регулятора скорости потока. Включить датчик CO.

Загрузить реактор, поместив необходимый объем катализатора заданной фракции в широкое колено U-образной трубки между двумя слоями кварцевой ваты. Установить реактор в реакторном блоке, зафиксировав его гайками и проверив герметичность соединений.

После выхода термостата и газового потока на стационарный режим занести значение концентрации CO в исходной смеси в таблицу 1 (начальный момент времени) и переключить 4х-ходовой кран регулировки потоков в положение «через реактор». Момент переключения отмечают по часам. Наблюдаемую концентрацию СО в потоке после реактора через 5, 10 и далее через каждые 10 минут до установления стационарного режима работы катализатора занести в таблицу 1. Периодически проверять скорость потока, значение занести в таблицу 1. В конце эксперимента переключить 4х-ходовой кран регулировки потоков в положение «мимо реактора» и после выхода газового потока на стационарный режим еще раз проверить концентрацию CO в исходной смеси, значение записать в таблицу 1.

Таблица 1.

Катализатор - …

Объем катализатора - …

Масса катализатора - …

Время контакта - …

Температура эксперимента - …

При необходимости перезагрузить реактор и/или провести эксперимент при других условиях (скорость потока, состав смеси). После проведения всех экспериментов переключить 4х-ходовой кран регулировки потоков в положение «мимо реактора», отключить термостат. Выключить датчик CO. Закрыть баллон со смесью CO в N₂, закрыть кран подачи воздуха, выключить формирователь потоков.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 124; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!