Исследование кинетических закономерностей углекислотной конверсии метана на катализаторе 5%Ni/Ce₀,₇₅Ho₀,₂₅O₂

1.

ИК СО РАН
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Курсовая работа по химической кинетике
Исследование кинетических закономерностей реакции
углекислотной конверсии метана на катализаторе
5%Ni/Ce0,75Ho0,25 O2
Выполнили
Семенов В.М., Дюге Ж-Ф.Д.
ФЕН, 3 курс, группа 23402
Преподаватель:к.х.н. Симонов М.Н.
Научный руководитель: к.х.н., н.с. Федорова В. Е.
Лаборатория: Отдел гетерогенного катализа,
НТК 046 Наноматериалы для водородной
энергетики
НОВОСИБИРСК, 2025 год
1

2. Актуальность

Производство водорода
Снижение загрязнения атмосферы
Химический синтез
-Углеводороды
-Аммиак
-Метанол
-Диметиловый эфир
2

3. Цели и задачи

Цель: изучить кинетические закономерности реакции углекислотной конверсии метана
на катализаторе 5%Ni/Ce0,75Ho0,25O2.
Задачи:
1. Рассчитать конверсии CH4 и CO2, выходы по CO и H2, соотношения H2/
CO при различных температурах.
2.
Рассчитать константы скорости реакции и энергии активации при
различных временах контакта.
3. Определить порядок реакции по CH4 и CO2.
3

4. Углекислотная конверсия метана (УКМ)

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2
Основные побочные реакции:
CH4 = C + 2H2
2CO = C + CO2
H2 + CO2 = CO + H2O
3H2 + CO = CH4 + H2O
4

5. Катализаторы УКМ

1. Оксидный носитель
○
Тип Флюорит – например ZrO2·CeO2
○
Шпинели – MgAl2O4
2. Металл
○
Благородные металлы (Pt, Ru, etc.)
○
Неблагородные металлы (Ni, Co, Fe, Cu)
○
Система из нескольких металлов (Ni-Co)
N. H. Elsayed, N. R. M. Roberts, B. Joseph, и J. N. Kuhn, «Low temperature
dry reforming of methane over Pt–Ni–Mg/ceria–zirconia catalysts», Appl.
Catal. B Environ., т. 179, сс. 213–219, дек. 2015
5

6. Особенности УКМ

Реакция Белла-Будуара
2CO = C + CO2
Реакция разложения метана
CH4 = C + 2H2
T ↓ -> Влияние ↑
T ↑ -> Влияние ↑
Зауглероживание активных центров
Снижение активности катализатора
6

7. Выбор катализатора

Выбранный катализатор - 5%Ni/Ce0,75Ho0,25 O2
CeO2
подвижность кислорода
Ho
Вакансии кислорода
Ni
Активация CO2
Диссоциация CO2
Удаление углерода