Изготовление блочных катализаторов окисления монооксида углерода с использованием аддитивных технологий

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

О. А. Черемисина

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

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

А. С. Долгин

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Author for correspondence.
Email: dolgin.andrey@inbox.ru
Russian Federation, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

Т. А. Вишневская

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

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

Н. В. Мальцева

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

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

А. С. Волобуева

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Modeling of the primary carrier of the block catalyst: a) the model of the primary carrier of the block catalyst, b) the model of the mold for casting the primary carrier of the block catalyst.

Download (85KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the shear rate on the shear stress for slips based on GRT, A-64 (12 cmm) and boehmite powders.

Download (84KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The basic technological scheme for the production of block catalysts based on primary media formed by 3D printing.

Download (141KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Scheme of the installation for determining the catalytic activity of samples in the oxidation reaction with air oxygen: 1 — a cylinder with CO; 2 — a fine adjustment valve; 3 — a microcompressor; 4 — a rheometer; 5 — a rotameter; 6 — a mixer; 7 — a four—way (lunar) crane; 8 - a metal tubular reactor; 9 — tubular oven.

Download (81KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5 — Temperature curves of the oxidation process with atmospheric oxygen by catalyst samples of the composition 5.5CuO–2.5Co3O4–9CeO2–83A12O3 at Cxx = 0.4% vol., τ = 0.24 c, φ = 70% rel.

Download (59KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences