Приготовление и исследование керамического мембранного реактора для каталитического разложения сероводорода
Full article
| Journal |
Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология
ISSN: 1608-8298
|
| Output data |
Year: 2017,
Number: 25-27,
Pages: 13-23
Pages count
: 8
DOI:
10.15518/isjaee.2017.25-27.013-023
|
| Tags |
сероводород; H2S; разложение; мембраны; проницаемость; коэффициенты разделения. |
| Authors |
Хайрулин С.Р.
1
,
Кузнецов В.В.
1
,
Подъячева О.Ю.
1
,
Исмагилов З.Р.
1,2
|
| Affiliations |
| 1 |
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Россия
|
| 2 |
Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН, Россия
|
|
Funding (1)
|
1
|
Federal Agency for Scientific Organizations
|
0303-2016-0014
|
В статье исследовалась серия керамических мембранных катализаторов на основе оксида алюминия различного состава для реакции высокотемпературного разложения сероводорода. Использовались два типа каталитических мембран слоистой структуры: первый тип включал слой катализатора, носитель мембраны и мембранный слой, а второй – слой катализатора, носитель мембраны, промежуточный слой и мембранный слой. В статье приведены физико-химические характеристики (пористая структура, удельная поверхность, фазовый состав) носителя мембраны и мембранного слоя, прокаленных при различной температуре. Детально описана методика приготовления мембранных реакторов различной структуры. Приведены данные по исследованию проницаемости мембранных реакторов по H2 и H2S. Описаны результаты испытаний приготовленных мембран в реакции разложения H2S в диапазоне температур 600–900 ºС. Показано, что введение добавок La2O3 в состав мембранного слоя приводит к увеличению термической стабильности мембраны. Эффективный диаметр пор мембранного слоя состава 5%La2O3-γ-Al2O3, прокаленного при 900 ºС, был в три раза меньше, чем немодифицированного γ-Al2O3. Кроме того, в составе модифицированного мембранного слоя наблюдалось только присутствие фазы γ-Al2O3, а в немодифицированном образце наблюдалось образование фазы δ-Al2O3. Показано, что пористая структура и толщина мембранного слоя значительно влияют на проницаемость H2 и H2S. В результате того, что отношение коэффициентов проницаемости H2/H2S больше 2,5, наблюдалось значительное улучшение каталитической активности в реакции разложения H2S по сравнению с гранулированным катализатором. Введение в состав мембраны промежуточного слоя, отличающегося от мембранного слоя эффективным диаметром пор, привело к существенному увеличению степени превращения H2S. Показано, что мембранный реактор, содержащий в своем составе мембранный слой толщиной 6 мкм с эффективным диаметром пор 45 Å и промежуточный слой толщиной 9 мкм с диаметром пор 110 Å, демонстрировал максимальную эффективность в реакции разложения сероводорода. Степень превращения H2S достигала 70 % при 900 ºС на мембранном катализаторе оптимального состава.