РАЗРАБОТКА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОКСИДНЫХ И ПАЛЛАДИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДОЖИГАНИЯ ШАХТНОГО МЕТАНА

Слептерёв А.А., Кудря Е.Н., Цырульников П.Г.

ОФ ИК СО РАН

В последнее время проявляется все больший интерес к проблеме сжигания метана, содержащегося в вентиляционных выбросах из шахт с утилизацией тепла. Ввиду того, что примесь метана в вентиляционных выбросах из шахт составляет 1-3%, прямое сжигание углеводорода невозможно. Поэтому сжигание метана следует проводить каталитическими методами. Целью данной работы было исследование активности  катализаторов Al₂O₃-РЗЭ/Pd и термостабильного алюмо–марганцевого катализатора , ИК-12-40,  модифицированного Со₃О₄ и  Pt. Установлено, что в кинетической области (фракция 0.4 – 0.8 мм) активность палладиевых катализаторов составляет при 500°С, С₀ метана и Х = 50%, от 88×10^-2 см³/г×с для прокаленного при 500°С образца до 40×10^-2 см³/г×с для катализатора, прокаленного при 750°С. Снижение активности ~ в 2 раза не слишком существенно. Поэтому границей термостабильности этих катализаторов является Т = 750°С. Определена активность в указанных условиях для целых зерен – экструдатов размером: диаметр 3 мм и длина 4 – 5 мм, рассчитана степень использования зерна и кнудсеновский коэффициент диффузии. Определены активности и энергии активации для катализаторов с различным содержанием палладия.При модификации катализатора ИК-12-40 оксидом кобальта Со₃О₄ или Pt, получаются катализаторы, близкие к катализатору ИК-12-40 по активности (0,6×10^-2 см³/г×с) и по энергии активации. Это означает, что использование этого катализатора в качестве носителя для оксида кобальта или платины нецелесообразно, хотя имеются данные [1], в соответствие с которыми введение платины в алюмо-марганцевый катализатор увеличивало его активность в реакции окисления СО и повышало его ядостойкость по отношению к диоксиду серы. Целые зерна катализатора Al₂O₃-РЗЭ/Pd на порядок активнее, чем зерна алюмо – марганцевого катализатора, но при температуре >750°С разница в  термостабильностях позволяет использовать гибридный слой, в котором начало слоя составляет палладиевый катализатор, а в зоне высоких температур помещается термостабильный катализатор ИК-12-40 .

[1] - Johanna Carnö, Magali Ferrandon, Emilia Björnbom, Sven Järås // Applied Catalysis A: General 155 (1997) 265-281.