Об аутогезии высокодисперсных порошков Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

на смеси катализаторов, за счет воды, образующейся при дегидратации метанола на оксиде алюминия (уравн.1), происходит конверсия метанола на катализаторе СuO/K2O/Al2O3 с выделением диоксида углерода и водорода (уравн.3), при этом ме-тилформиат в продуктах реакции не обнаруживается. Для количественного расчета состава реакционной среды необходимо также учесть маршрут паровой конверсии монооксида углерода:

СО + Н2О ^ СО2 + Н2 (4)

Приведенные экспериментальные данные показывают, что механические смеси базового метанольного и нанесенных модельных катализаторов или гетерогенных модифицирующих добавок меняют селективность каталитического процесса путём прямой переработки метанола, образующегося из синтез-газа, или участием побочного продукта (водяного пара) в реакции конверсии метанола. Таким образом, использование приемов гетерогенного модифицирования является достаточно эффективным способом регулирования селективности в процессах гидрирования оксидов углерода.

Список литературы

1. Морозов Л.Н. Гетерогенное модифицирование и моделирование процессов формирования катализаторов для переработки оксидов углерода: дис.. .д.т.н. - Иваново, 1998. -215 С.

2. Шикада Т. и др.// Кинетика и катализ. 1999. -Т.40, №3. -С.440-445.

3. Шлегель Л., Гутшик Д., Розовский А.Я.// Кинетика и катализ. 1990. -Т.31, № 4. -С.1000-1003.

УДК 621.762

П.П. Соловьев, А.Л. Суменков, И.И. Семочкин, А.И. Зимин

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия

ОБ АУТОГЕЗИИ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ

Results of research of dependence autohesion fine-grained powders oxide aluminum and aluminum from medium-sized corpuscles are in-process instanced. As installation powders oxide aluminum with an average size of corpuscles from 0,03 up to 1 micron and powders of aluminum with magnitude of a specific surface from 0,2 up to 0,5 m2 / g served.

В работе приведены результаты исследования зависимости аутогезии высокодисперсных порошков оксида алюминия и алюминия от среднего размера частиц. Объектом служили порошки оксида алюминия со средним размером частиц от 0,03 до 1,0 мкм и порошки алюминия с величиной удельной поверхности от 0,2 до 0,5 м2/г.

Эффективность проведения многих процессов получения и переработки порошков зависит от их структурно-механических характеристик (СМХ). Особенно это актуально при получении и переработке высокодисперсных порошков (ВДП), т.е. порошков, размеры частиц которых менее 1 мкм. У высокодисперсных порошков значительно снижаются температуры плавления и спекания, изменяются другие физические и химические свойства, что позволяет использовать такие порошки в новых технологиях. К важнейшим СМХ порошков относятся аутогезия (слипаемость) порошков, коэффициенты внутреннего и внешнего трения.

Цель настоящей работы - определение зависимости аутогезии от среднего размера частиц порошков.

Исследовались высокодисперсные порошки оксида алюминия со средним размером частиц от 0,03 до 1 мкм и порошки алюминия с величиной удельной поверхности от 0,2 до 0,5 м2/г. Порошки оксида алюминия были получены плазмохимическим способом, порошки алюминия - при газовой классификации исходных порошков. Процесс разделения был двухстадийным. Исходный порошок на I стадии разделялся на две фракции: грубую I и тонкую I. Затем фракция «тонкая I» становилась исходной для II стадии, в результате проведения которой получали грубую II и тонкую II. Исходный образец для каждой стадии имел дисперсность, промежуточную между дисперсностями продуктов классификации. Дисперсный состав определяли по методу БЭТ и на основе электронно-микроскопических фотографий. Величины удельной поверхности ВДП алюминия приведены в таблице 1.

Таблица 1. Удельная поверхность порошков алюминия.

№ Обозначения порошка Удельная поверхность, м2/г

1 Грубый I 0,230

2 Грубый II 0,270

3 Исходный 0,320

4 Тонкий I 0,390

5 Тонкий II 0,470

Аутогезия (прочность при разрыве) определялась по методу отрыва пластины со слоем порошка от порошкового тела. Усилие фиксировалось чувствительным тензо-метрическим элементом.

На рис. 1 представлены зависимости аутогезии высокодисперсных порошков оксида алюминия от среднего размера их частиц.

0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 кПа

Рис. 1. Зависимость прочности при разрыве порошков оксида алюминия при сжимающих напряжениях - 20,8 (1); 10,6 - (2); 5,5 - (3) и 2,4 кПа (4). Рис. 2. Аутогезионная прочность порошков алюминия Порошки: 1-тонкий II; 2-тонкий I; 3-

исходный; 4-грубый II

Также было определено влияние среднего размера частиц (удельной поверхности) порошков алюминия на величину прочности при разрыве. Аутогезия порошков имевших меньший средний размер частиц (большую величину удельной поверхности) оказалось выше. Следуют отметить, что аутогезию порошка «грубый I» с величиной удельной поверхности 0,230 м2/г измерить не удалось ни при каких уплотняющих на-грузках.Таким образом, выяснено, что аутогезия высокодисперсных порошков возрастает с уменьшением среднего размера частиц. Резкое увеличение прочности при разрыве у порошков со средним размером частиц менее 0,1 мкм можно, по-видимому, объяснить увеличением доли поверхностной энергии и числа нескомпенсированных связей на поверхности.

УДК 66.097.3+546.621+546.56+546.623+547.261 Н.В. Фатеева, Г.В. Мещеряков, М.В. Фатеева

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, Новомосковск, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОУСТОЙЧИВЫХ СФЕРИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМОБОРОКСИДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ

Wearstability catalysts on a basis of aluminum boron oxide and chromic aluminum boron oxide carriers for processes of conversion of methane, conversion of white damp, oxidation of ammonia, synthesis of ammonia and synthesis of methanol are developed. The conditions of drawing of active weight on the given carriers, distribution of an active component on a surface of the carrier and influence of each oxide on adsorption another were investigated.

Разработаны износоустойчивые катализаторы на основе алюмобороксидного и хромалюмобо-роксидного носителей для процессов конверсии метана, конверсии оксида углерода, окисления аммиака, синтеза аммиака и синтеза метанола. Исследовались условия нанесения активной массы на данные носители, распределение активного компонента по поверхности носителя и влияние каждого оксида на адсорбцию другого.

Перспективным направлением в развитии ряда каталитических процессов является проведение их в кипящем слое катализатора, обеспечивающим оптимальный температурный режим и позволяющим уменьшить или полностью снять внутридиффузи-онное торможение.

На кафедре "Процессы и аппараты химической технологии" Новомосковского института РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан алюмобороксидный носитель [1], отвечающий всем требованиям для приготовления на нем катализаторов кипящего слоя. Носители готовили из основного хлорида алюминия. Для этого гидроксид алюминия осаждали из 15 масс.% раствора Al(NO3)39H2O раствором NH4OH, отмывали от NO3- и

0 3

подкисляли соляной кислотой, имеющей плотность при 20 С -1,19 г/см , до рН = 4. Борную кислоту в количестве 15 масс.% в пересчете на В2О3, отнесенную к Al2O3+B203, вносили в основной хлорид алюминия на стадии формирования гранул при тщательном перемешивании. Гранулы носителя, высушенные при комнатной температуре, помещали в сушильный шкаф, в котором повышали температуру до 200 - 250 0С и выдерживали при этих условиях в течение 2 ч. Затем образцы прокаливали в муфельной печи при 1100 0С. После термообработки сферические носители имели размер

5 2

гранул 1,5 мм. Механическая прочность алюмобороксидных носителей 1000 10J Н/м , при этом преобладающий радиус пор составляет 250 + 500 А, а удельная поверхность 20 + 30 м /г. Гранулы сферического носителя термостойки, так как выдерживают 20 те-