Изготовление блочных катализаторов окисления монооксида углерода с использованием аддитивных технологий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Разработан способ получения первичных носителей катализаторов в форме блоков-сот с помощью аддитивных технологий. Разработан состав формовочного шликера, и оптимизированы его реологические свойства. Получены блочные катализаторы на основе первичных носителей, сформированных методом 3D-печати. Показано, что такие изделия имеют высокую производительность в процессе каталитического окисления СО кислородом воздуха и существует возможность ее дальнейшего увеличения за счет формирования каналов сложных геометрических форм, позволяющих интенсифицировать процессы тепло- и массообмена.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. А. Черемисина

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Россия, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

М. М. Сычёв

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет); Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Россия, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26; 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

А. С. Долгин

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

Т. А. Вишневская

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Россия, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

Н. В. Мальцева

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Россия, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

А. С. Волобуева

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Россия, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

Список литературы

  1. Utegenova M.E., Sadenova M.A., Klemeš J.J. Synthesis of Block Ceramic Catalyst Carriers Based on Natural Raw Materials and Metallurgical Slags // Chemical Engineering Transactions. 2019. V. 76. P. 151–156.
  2. Pantaleo G., Liotta L.F., Venezia A M., Deganello G., Ezzo E.M., Kherbawi M. A., Atia H. Support effect on the structure and CO oxidation activity of Cu-Cr mixed oxides over Al2O3 and SiO2 // Materials Chemistry and Physics. 2009. V. 114. Issues 2–3. P. 604–611.
  3. Shiau C., Ma M.W., Chuang C.S. CO oxidation over CeO2-promoted Cu/γ-Al2O3 catalyst: Effect of preparation method // Applied Catalysis A: General. 2006. V. 301. Issue 1. P. 89–95.
  4. Moretti E., Lenarda M., Storaro L., Talon A., Montanari T., Busca G., Rodríguez-Castellón E., Jiménez-López A., Turco M., Bagnasco G., Frattini R. One-step synthesis of a structurally organized mesoporous CuO-CeO2-Al2O3 system for the preferential CO oxidation // Applied Catalysis A: General. 2008. V. 335. Issue 1. P. 46–55.
  5. Zhu J., Wu P., Chao Y., Yu J., Zhu W., Liu Z., Xu C. Recent advances in 3D printing for catalytic applications // Chemical Engineering Journal. 2022. V. 433. Part 1. P. 134341.
  6. Parra-Cabrera C., Achille C., Kuhn S., Ameloot R. 3D printing in chemical engineering and catalytic technology: structured catalysts, mixers and reactors // Chem. Soc. Rev. 2018. V. 47. P. 209–230.
  7. Xu X., He B., Wang Y., Xi Y., Liu D., Ji Z., Bai L., Dong F., Lu Z., Wang X. Catalytic oxidation properties of 3D printed ceramics with Bouligand structures // Chemical Engineering Journal. 2023. V. 474. P. 145504.
  8. Car F., Brnadić G., Tomašić V., Vrsaljko D. Advanced preparation method of monolithic catalyst carriers using 3D-printing technology // Prog Addit Manuf. 2022 V. 7. P. 797–808.
  9. Dolgin A.S., Bogdanov S.P., Khristyuk N.A., Kozlov V.V., Sychev M.M. Comparative Analysis of Triply Periodic Minimal Surface Corundum Products Obtained by 3D Printing // Glass Physics and Chemistry. 2019. V. 45. № 6. P. 514–519.
  10. Dolgin A.S., Makogon A.I., Bogdanov S.P. Development of 3D Printing Technology with Ceramic Paste and Study of Properties of Printed Corundum Products // Materials Science Forum. 2021. V. 1040. P. 178–184.
  11. Diachenko S.V., Dolgin A.S., Khristyuk N.A., Lebedev L.A., Nefedova L.A., Pavlov S.B., Merenkov K.F., Ivkov V.I., Dmitrieva A.N. 3D Printing of Ceramic Elements with Q-Surface Geometry for the Fabrication of Protective Barrier // Ceramics. 2023. V. 6. P. 912–921.
  12. Пахомов Н.А., Садыков В.А. Научные основы приготовления катализаторов. Введение в теорию и практику / Российская академия наук. Сибирское отделение. Институт катализа имени Г. К. Борескова. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. С. 262.
  13. Мухленов И.П., Добкина Е.И., Дерюжкина В.И., Сороко В.Е., Мухленова И.П. Технология катализаторов. 3-е изд., перераб. Ленинград: Химия, Ленингр. отд-ние, 1989. С. 271.
  14. Власов Е.А. Исследование механизма формирования структуры окиси алюминия под влиянием физико-химических факторов: дис. канд. техн. наук. Ленинград, 1976. С. 141.
  15. Киршин А.И., Мальцева Н.В., Власов Е.А., Вишневская Т.А. Пористые алюмооксидные слои, закрепленные на металлической поверхности, — вторичные носители платиновых катализаторов для блочных нейтрализаторов ВГ АТ // V Междунар. конгресс химических технологий. Москва, 12–14 октября 2004 г. М.: Менделеев, 2004. С. 91–93.
  16. Патент № 2486957. Российская Федерация, C1. Способ приготовления катализатора и катализатор окисления водорода для устройств пассивной рекомбинации: № 2011153119/04: заявл. 23.12.2011: опубл. 10.07.2013 / Мальцева Н. В., Власов Е. А., Постнов А. Ю., Вишневская Т. А., Шигорин Д. М., Ислентьев Д. В. 7 с.
  17. Патент № 2470708. Российская Федерация, C2. Способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов: № 2011102737/04: заявл. 25.01.2011: опубл. 27.12.2012 / Мальцева Н. В., Власов Е. А., Постнов А. Ю., Вишневская Т. А., Киршин А. И., Шляго Ю. И., Колодезников В. И., Шигорин Д. М., Разуваева Г. И. 7 с.
  18. Шигорин Д.М., Вишневская Т. А., Мальцева Н. В., Лаврищева С. А., Власов Е. А. Формирование оксидных покрытий на металлических носителях // Известия СПбГТИ(ТУ). 2012. № 14 (40). С. 27–31.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Моделирование первичного носителя блочного катализатора: а) модель первичного носителя блочного катализатора, б) модель формы для литья первичного носителя блочного катализатора.

Скачать (85KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость скорости сдвига от напряжения сдвига для шликеров на основе порошков ГРТ, А-64 (12 шм) и бемита.

Скачать (84KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Принципиальная технологическая схема получения блочных катализаторов на основе первичных носителей, сформированных методом 3D-печати.

Скачать (141KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема установки для определения каталитической активности образцов в реакции окисления СО кислородом воздуха: 1 — баллон с СО; 2 — кран тонкой регулировки; 3 — микрокомпрессор; 4 — реометр; 5 — ротаметр; 6 — смеситель; 7 — четырехходовой (лунный) кран; 8 — металлический трубчатый реактор; 9 — трубчатая печь.

Скачать (81KB)
Метаданные
6. Рис. 5 — Температурные кривые процесса окисления СО кислородом воздуха образцами катализатора состава 5.5CuO–2.5Co3O4–9CeO2–83А12О3 при Сисх = 0.4% об., τ = 0, 24 с, φ = 70% отн.

Скачать (59KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024