автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Пилотные исследования и математическое моделирование каталитических процессов получения нановолокнистого углерода из метана

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Особенности каталитического синтеза нановолокнистых углеродных материалов.

1.2. Реакторы и процессы получения нановолокнистого углерода (НВУ) из углеродсодержащих газов.

1.3. Кинетические закономерности образования НВУ из метановодородной смеси на никельсодержащих катализаторах.

1.3.1. Максимальная скорость образования углерода.

1.3.2. Кинетические модели с учетом дезактивации катализатора.

1.4. Математическое моделирование процессов получения НВУ.

1.5. Выводы.

Глава 2. Реализация процесса получения НВУ в пилотном реакторе периодического действия.

2.1. Конструкция и результаты испытаний реактора 1.

2.2. Конструкция и результаты испытаний реактора 2.

2.3. Результаты испытаний на смесях газов и непассивированном катализаторе.

2.4. Рекомендации по проведению процесса.

2.5. Выводы.

Глава 3. Кинетическая модель образования НВУ из смеси СН4-Н2 на высокопроцентном никельсодержащем катализаторе с учетом дезактивации катализатора.

3.1. Максимальная скорость образования углерода.

3.2. Кинетическая модель с учетом дезактивации катализатора.

3.3. Выводы.

Глава 4. Моделирование периодических процессов получения НВУ в изотермических реакторах.

4.1. Образование НВУ в условиях постоянства состава реакционной среды.

4.2. Получение НВУ в реакторе идеального перемешивания в условиях постоянства расхода метана.

4.3. Получение НВУ в реакторе с кипящим слоем частиц.

4.4. Получение НВУ в реакторе со стационарным слоем катализатора.

4.4.1. Решение в виде бегущей волны дезактивации катализатора.

4.4.2. Расчет процесса для реактора с конечной загрузкой катализатора.

4.5. Сравнение периодических процессов.

4.6. Получение НВУ в реакторе с кипящим слоем частиц при наличии рециркуляции газового потока.

4.7. Рекомендации.

4.8. Выводы.

Глава 5. Моделирование непрерывных процессов получения НВУ в изотермических реакторах.

5.1. Процесс в реакторе идеального перемешивания с избирательным отводом зауглероженных частиц катализатора.

5.2. Процесс в реакторе идеального перемешивания с неизбирательным отводом зауглероженных частиц катализатора.

5.3. Процесс в реакторе с движущимся слоем катализатора при противоточном движении фаз без перемешивания.

5.4. Процесс в реакторе с движущимся слоем катализатора при прямоточном движении фаз без перемешивания.

5.5. Сравнение непрерывных процессов и рекомендации.

5.6. Выводы.

Нановолокнистый углерод (ИВУ) - это волокнистый углеродный материал с диаметром нитей 10 - 150 нм, образующийся на микрочастицах металлов 8-ой группы при разложении углеводородов и диспропорционировании СО [1-4]*. Благодаря своим уникальным свойствам он может найти применение в качестве адсорбента, катализатора, носителя катализаторов, материала электродов, элемента композиционных материалов [2,5-7]. Сырьем для получения НВУ могут служить метан, природный газ, попутные газы нефтяных месторождений. При получении НВУ из природного газа, наряду с ценным углеродным материалом, продуктом данного процесса является метановодородная смесь, которая может представлять интерес для различных отраслей промышленности, в том числе, водородной энергетики [8]. Таким образом, актуальной задачей является разработка каталитических процессов переработки природного газа с получением нановолокнистого углерода и метановодородной смеси.

В настоящее время в Институте катализа СО РАН разработаны методами соосаждения [9-11], механо-химической активации [12] и гетерофазного золь-гель синтеза [13-15] высокопроцентные никельсодержащие катализаторы, позволяющий получать НВУ из метана с содержанием углерода до 99,8 %. Наиболее изученным катализатором, с помощью которого можно получать НВУ в виде достаточно прочных мезопористых гранул диаметром 1-6 мм является катализатор 88 % Ni/Al203 [9]. Для данного катализатора проведены кинетические исследования по получению НВУ из смеси СН4-Н2 при атмосферном давлении и предложена математическая модель, описывающая кинетику образования НВУ с учетом дезактивации катализатора [8,16-19]. В [4,8,20,21,23] предложена технология производства НВУ с использованием в качестве сырья природного и нефтяного попутного газов. Технология получения НВУ из метана реализована в масштабе пилотного реактора периодического действия с производительностью 0.5 кг [4] за один цикл работы. - Для обозначения данного "материала в литературе используются также термины "филаментарный углерод"[1,16], "волокнистый углерод"[41,66], "каталитический волокнистый углерод"[23,87], "каталитический филаментарный углерод"[91], "пористый углеродный материал"[52]. В настоящей работе принят термин "нановолокнистый углерод", подчеркивающий отличие данного материала от углеродных волокон [102] -материала микронного масштаба.

Важными составляющими разработки процесса получения НВУ в промышленном масштабе являются отработка данного процесса в реакторах большей производительности и создание методов расчета процесса, на основе которых можно анализировать и выбирать оптимальные конструкции и режимы работы реактора. В связи с этим целью настоящей работы являются:

1. Разработка и испытание реактора получения НВУ из природного газа производительностью до 3 кг за один цикл работы.

2. Совершенствование кинетической модели образования НВУ из смеси СН4-Н2 при атмосферном давлении на высокопроцентном никельсодержащем катализаторе с учетом его дезактивации.

3. Разработка методов расчета процессов получения НВУ из метана на данном катализаторе в изотермических реакторах различного типа.

4. Разработка рекомендаций по реализации технологии и выбору типа реактора на основе результатов пилотных испытаний и математического моделирования.

Диссертация содержит 5 глав.

В главе 1 выполнен литературный обзор по вопросам получения НВУ в различных реакторах, кинетики образования НВУ из смеси СН4-Н2 на никельсодержащих катализаторах, моделирования процессов получения НВУ в реакторах.

В главе 2 описаны конструкции двух пилотных реакторов и испытательного стенда и приводятся результаты испытания реакторов при варьировании массы и типа загружаемого катализатора, состава реакционной смеси и режима работы реакторов, по результатам испытаний даны рекомендации по проведению процесса.

В главе 3 предложена усовершенствованная кинетическая модель образования НВУ из смеси СН4-Н2 при атмосферном давлении на высокопроцентном никельсодержащем катализаторе с учетом его дезактивации, полученная путем регрессионного анализа экспериментальных данных [8,16,17].

В главе 4 предложены методы расчета периодических процессов получения НВУ из метана в изотермических реакторах различного типа. На основе моделирования проведено сравнение периодических процессов между собой, определен оптимальный тип реактора.

В главе 5 предложены методы расчета непрерывных процессов получения НВУ из метана в реакторе идеального перемешивания и в изотермическом реакторе с движущимся слоем катализатора без перемешивания. Проведено сравнение непрерывных процессов между собой и определен процесс с наибольшим удельным выходом углерода. Даны рекомендации по выбору режимных параметров, обеспечивающих максимальный удельный выход углерода.

Работа выполнена в Институте катализа СО РАН в лаборатории каталитических процессов в динамическом слое.

Обработка кинетических экспериментальных данных и математическое моделирование процессов в реакторах проводились с использованием прикладной математической программы "Mathcad" [24,25].

Пилотные испытания проводились с участием сотрудников группы пилотных установок и высокого давления Института катализа СО РАН.

5.6. Выводы

1. Предложены методы расчета и проведено математическое моделирование четырех непрерывных изобарно-изотермических процессов получения нановолокнистого углерода:

- процесса в реакторе идеального перемешивания с избирательным отводом частиц;

- процесса в реакторе идеального перемешивания с неизбирательным отводом частиц;

- процесса в реакторе с движущимся слоем катализатора при противоточном движении фаз без перемешивания;

- процесса в реакторе с движущимся слоем катализатора при прямоточном движении фаз без перемешивания.

2. Для рассмотренных процессов показано, что при фиксированном удельном расходе метана существует оптимальный удельный расход катализатора, при котором удельный выход нановолокнистого углерода максимален.

3. Из сравнительного анализа непрерывных процессов показано:

- максимальный удельный выход углерода можно достичь в реакторе идеального перемешивания с избирательным отводом материала;

- для процессов с движущимся слоем катализатора прямоточное движение фаз обеспечивает более высокий удельный выход углерода по сравнению с противоточным.

4. Для процессов с движущимся слоем катализатора при противоточном и прямоточном движении фаз показано, что в зависимости от режимных параметров в реакторе может наблюдаться область с практически дезактивировавшимся катализатором, указывающая на неэффективность использования объема реактора.

5. Рассмотренные в данной главе модели непрерывных процессов могут оказать помощь при проектировании и реализации данных процессов на практике.

Заключение

1. Впервые испытан реактор производительностью до 2.7 кг гранулированного нановолокнистого углерода за один цикл работы, работающий на принципе псевдо- и виброожижения. За один период работы с использованием катализатора Ni/АЬОз получено 2.4 кг гранулированного нановолокнистого углерода с удельным выходом углерода 80 г/г. На основе выполненных исследований предложены технические решения, обеспечивающие упрощение технологии за счет сокращения специальных операций восстановления и пассивации катализатора и исключающие агломерацию углерода.

Дальнейшая экспериментальная работа по разработке процесса получения НВУ должна включать испытание реакторов на большую производительность, испытание новых конструкций реакторов и новых катализаторов, а также отработку непрерывных процессов.

2. На основе анализа экспериментальных данных предложена усовершенствованная математическая модель, описывающая наблюдаемую кинетику процесса образования нановолокнистого углерода из смеси СН4-Н2 при атмосферном давлении на никельсодержащем катализаторе с учетом дезактивации катализатора, которая лучше, чем предложенные ранее, качественно и количественно описывает данный процесс.

Актуальной задачей в направлении создании кинетических моделей, наряду с совершенствованием данной модели, является разработка моделей для образования НВУ из смеси СН4-Н2-инертный газ и моделей для новых перспективных катализаторов.

3. Проведено математическое моделирование периодических изотермических процессов получения нановолокнистого углерода из метана на никельсодержащем катализаторе для трех наиболее распространенных моделей реакторов:

- реактора идеального перемешивания по частицам катализатора и по газу;

- реактора идеального перемешивания по частицам и идеального вытеснения по газу;

- реактора со стационарным слоем катализатора при идеальном вытеснении по газу.

Путем сравнительного анализа вариантов проведения процесса при одинаковых условиях показано, что лучшим реактором, обеспечивающим максимальный удельный выход углерода, является реактор идеального перемешивания по частицам и по газу.

4. На основе модели реактора с идеальным перемешиванием по частицам катализатора и идеальным вытеснением по газу выполнено математическое моделирование периодического процесса получения нановолокнистого углерода в реакторе с кипящим слоем частиц при наличии рециркуляции газового потока. Показано, что за счет рециркуляции газового потока с кратностью более двух удельный выход углерода может быть увеличен в 1.4 раза.

5. Предложены математические модели для расчета четырех непрерывных изобарно-изотермических'процессов получения нановолокнистого углерода:

- процесса в реакторе идеального перемешивания с избирательным отводом частиц;

- процесса в реакторе идеального перемешивания с неизбирательным отводом частиц;

- процесса в реакторе с движущимся слоем катализатора при противоточном движении фаз без перемешивания;

- процесса в реакторе с движущимся слоем катализатора при прямоточном движении фаз без перемешивания.

Для рассмотренных процессов показано, что при фиксированном удельном расходе метана существует оптимальный удельный расход катализатора, при котором удельный выход нановолокнистого углерода максимален. Из сравнительного анализа непрерывных процессов показано, что максимальный удельный выход углерода можно достичь в реакторе идеального перемешивания с избирательным отводом материала.

6. На основе пилотных испытаний и результатов математического моделирования даны рекомендации по реализации технологии и выбору типа реактора.

1. Baker R.T.K. and Harris'P.S. The Formation of Filamentous Carbon//Chemistry and Physics of Carbon. 1978. - V. 14. - P. 83-165

2. Rodrigues N.M. A Review of Catalytically Grown Carbon Nanofibers//! Mater. Res. 1993. - V. 8. - No 12. - P. 3233-3250

3. Чесноков B.B., Буянов P.A. Образование углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов на металлах подгруппы железа и их сплавах//Успехи химии. 2000. - Т. 69. - № 7. - С. 675-692

4. Кувшинов Г.Г., Могильных Ю.И., Лебедев М.Ю. Применение филаментарного углерода в качестве катализатора прямого окисления сероводорода в серу//Химическая промышленность. 1999. - № 1. - С. 26 - 33

5. Французов В.К., Петрусенко А.П., Пешнев Б.В. и др. Волокнистый углерод и области его технического применения//Химия твердого топлива. 2000. - № 2. -С. 52-56

6. Jong К.Р. and Geus J.W. Carbon Nanofibers: Catalytic Synthesis and Applications//Catal. Rev. Sci. Eng. - 2000. - V. 42 (4). - P. 481-510

7. Гончарова O.B., Авдеева Л.Б., Фенелонов В.Б. и др. Высокопроцентные никельалюминевые катализаторы разложения метана. I. Формирование структуры фазы активного компонента//Кинетика и катализ. 1995. - Т. 36. - № 2. - С. 293-298

8. Чесноков B.B., Прокудина H.A., Буянов P.A. и др. Катализатор, способ его приготовления и процесс получения ферромагнитного графитированного углерода и водорода. Патент РФ № 2042425//Бюллетень изобретений. 1995. -№24

9. Ermakova М.А., Ermakov D.Yu., Kuvshinov G.G. et al. New Nickel Catalysts for the Formation of Filamentous Carbon in the Reaction of Methane Decomposition//!. Catal. 1999. - V. 187. - P. 77-84

10. Ermakova M.A., Ermakov D.Yu., Kuvshinov G.G. Effective catalysts for direct cracking of methane to produce hydrogen and filamentous carbon. Part I. Nickel catalysts//Appl. Catal. A. 2000. - V. - 201. P. - 61-70

11. Ермакова M.A. Структура и физико-химические свойства Ni и Fe содержащих катализаторов, приготовленных методом гетерофазного золь-гель синтеза: Автореф. дис. канд. хим. наук. Новосибирск, 2002. - 19 с.

12. Кувшинов Г.Г., Могильных Ю.И., Кувшинов Д.Г. и др. Кинетические особенности процесса образования филаментарного углерода при разложении метана на никельсодержащих катализаторах//Химическая промышленность.1997.-№4.-С. 270-273

13. Kuvshinov G.G., Mogilnykh Yu.I., Kuvshinov D.G. et al. Peculiarities of filamentous carbon formation in methane decomposition on Ni-containing catalysts//Carbon.1998.-V. 36.-P. 87-97

14. Kuvshinov G.G., Mogilnykh Yu.I. and Kuvshinov D.G. Kinetics of carbon formation from CH4-H2 mixtures over a nickel containing catalyst//Catalysis Today. 1998. - V. 42. - P. 357-360

15. Кувшинов Д.Г. Разработка процесса каталитической переработки углеводородных газов с получением филаментарного углерода и водорода: Автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа, 2000. - 26 с.

16. Kuvshinov G.G. Enviromentally sound nontraditional processings of hydrocarbon energy carrier to produce and use hydrogen/Proceedings of the Third International

17. Conference on new Energy Systems and Conversions. Kazan (Russia). 1997. - P. 47-51

18. Кувшинов Г.Г. Нетрадиционный процесс экологически чистой переработки попутных нефтяных газов на основе блочных автономных установок/Сборник научных трудов "Экологически перспективные системы и технологии". НГТУ.1998.-Вып. 2.-С 153-162

19. Kuvshinov G.G., Mogilnykh Yu.I., Kuvshinov D.G. et al. Mechanism of porous filamentous carbon granule formation on catalytic hydrocarbon decomposition//Carbon. 1999. - V. 37. - P. 1239-1246

20. Кувшинов Д.Г., Разуваев П.А., Исмагилов Ф.Р. Технологические схемы производства каталитического волокнистого углерода из природного газа//Научный вестник НГТУ. 1999. - № 2 (7). - С. 151-157

21. Mathcad 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 1997. 712 с.

22. Кирьянов Д. Самоучитель Mathcad 2001. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 544 с.

23. Пальмер Г.В., Кюллис Ч.Ф. Получение углерода из газов/В кн. Химические и физические свойства углерода. Под ред. Уокера Ф. М.: Мир, 1969. С. 267-326

24. Trimm D.L. The Formation and Removal of Coke from Nickel Catalyst//Catal. Rev. Sci. Eng. 1977. - V. 16. - P. 155-189

25. Bartholomew C.H. Carbon Deposition in Steam Reforming and Methanation//Catal. Rev. Sci. Eng. 1982. - У. 24. - P. 67-112

26. Буянов P.A. Закоксование катализаторов. Новосибирск: Наука, 1983. 207 с.

27. Rostrup-Nielsen J.R. Catalitic Steam Reforming//Catalysis Science and Tecnology. Akademie-Verlag, Berlin. - 1984. - V. 5. - P. 1-117

28. Figuereido J.L., Bernardo C.A., Baker R.T.K. et al.//Carbon fibers, filaments and composites. Dortrecht, Boston, London Kluwer Acad. Publ. Ser. C: Math. Sci. NATO ASI. 1990. - V. 177. - P. 3-562

29. Фенелонов В.Б. Пористый углерод. Новосибирск: Институт катализа СО РАН, 1995.- 518 с.

30. ЗЗ.Чесноков В.В. Закономерности образования углерода из углеводородов на металлических катализаторах: Автореф. дис. док. хим. наук. Новосибирск,1999.-32 с.

31. Rostrup-Nielsen J.R. Equilibria of Decomposition Reactions of Carbon Monooxide and Methane over Nickel Catalysts//! Catal. 1972. - V. 27. - P. 343-356

32. Manning M.P., Garmirlan J.E. and Reid R.C. Carbon Deposition Studies Using Nickel and Cobalt Catalysts//Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1982. - V. 21. - P. 404-409

33. Зб.Чесноков B.B., Буянов P.A., Афанасьев А.Д. Особенности каталитического образования углеродистых отложений на никеле//Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1982. - Вып. 2. - № 4. - С. 60-64

34. Demicheli М.С., Pouzi E.N., Ferretti А.О. et al. Kinetics of Carbon Formation from CH4-H2 Mixtures on Nickel-Alumina Catalyst//Chem. Eng. J. 1991. - V. 46. - P. 129-136

35. Михайлова A.B., Алексеев A.M. Изучение тормозящего влияния водорода на зауглероживание промышленных никельсодержащих катализаторов//Химическая промышленность. 1991. - № 10. - С. 608-610

36. Alstrup I. and Tavares М.Т. The Kinetics of Carbon Formation from CH4+H2 on Silica-Supported Nickel Catalyst//! Catal. 1992. - V. 135. - P. 147-155

37. Alstrup I. and Tavares M.T. Kinetics of Carbon Formation from CH4+H2 on Silica-Supported Nickel and Ni-Cu Catalysts//! Catal. 1993. - V. 139. - P. 513-524

38. Михайлова A.B., Алексеев A.M., Бесков B.C. и др. Образование волокнистого углерода при разложении метана на никелевых, железных и кобальтовых катализаторах//Химическая промышленность. 1996. - № 5. - С. 293-294

39. Чесноков В.В., Буянов Р.А., Молчанов В.В. и др. Способ получения углеродного материала и водорода. Патент РФ № 2086502//Бюллетень изобретений. 1997. -№22

40. Snoeck J.-W., Froment G.F. and Fowles M. Kinetic Study of the Carbon Filament Formation by Methane Cracking on a Nickel Catalyst//! Catal. 1997. - V. 169. - P. 250-262

41. Piao L., Li Y., Chen J. et al. Methane decomposition to carbon nanotubes and hydrogen on an alumina supported nickel aerogel catalyst//Catalysis Today. 2002. -V. 74.-P. 145-155

42. Kuijpers E.G.M., Jansen J.W., Dillen A.J. et al. The Reversible Decomposition of Methane on aNi/Si02 Catalyst//! Catal. 1981. - V. 72. - P. 75-82

43. Snyder C.E., Mandeville W.H., Tennent H.G. et al. WO Patent Appl. 89/07163 (1989).

44. Chen P., Zhang H.-B., Lin G.-D. et al. Growth of Carbon Nanotubes by Catalytic Decomposition of CH4 or CO on aNi-MgO Catalyst//Carbon. 1997. - V. 35. - P. 1495-1501

45. Zadeh J.S.M., Smith K.J. Kinetics of CH4 Decomposition on Supported Cobalt Catalysts//! Catal. 1998. - V. 176. - P. 115-124

46. Zhang Т., Amiridis M.D. Hydrogen production via the direct cracking of methane over silica-supported nickel catalysts//Appl. Catal. A. 1998. - V. 167. - P. 161-172

47. Choudhary T.V., Sivadinarayana C., Chusuei C.C. et al. Hydrogen Production via Catalytic Decomposition of Methane//J. Catal. 2001. - V. 199. - P. 9-18

48. Gilliland E.R. and Harriott P. Reactivity of Deposited Carbon//Ind. Eng. Chem. -1954. у. 46. No. 10. - P. 2195-2202

49. Семиколенов В.А., Авдеева Л.Б., Зайковский В.И. и др. Пористый углеродный материал. Патент РФ № 2036718//Бюллетень изобретений. 1995. - № 16

50. Avdeeva L.B., ICuvshinov G.G., Goncharova O.V. et al. Environmentally Friendly Production of New Carbon Materials from Natural and Tail Gases/Proceedings of the 1st World Congress Environmental Catalysis. Pisa (Italy), 1995. P. 459

51. Гончарова O.B., Авдеева Л.Б., Кувшинов Г.Г. и др. Катализатор разложения углеводородов на водород и углеродный материал и способ его получения. Патент РФ № 2064831//Бюллетень изобретений. 1996. - № 22

52. Авдеева Л.Б., Гончарова О.В., Кувшинов Г.Г. и др. Способ получения водорода и углеродного материала. Патент РФ № 2064889//Бюллетень изобретений. -1996. -№22

53. Жейвот В.И., Авдеева Л.Б., Фенелонов В.Б., и др. Способ выделения микропримесей из газовых и жидких сред. Патент РФ № 2068296//Бюллетень изобретений. 1996. - № 30

54. Shaikhutdinov Sh.K., Avdeeva L.B., Novgorodov B.N. et al. Nickel catalysts supported on carbon nanofibers: structure and activity in methane decomposition//Catal. Lett. 1997. - V. 47. - P. 35-42

55. Kuvshinov G.G., Mogilnykh Yu.I., Kuvshinov D.G. et. al. Peculiarities of Formation of Granulated Porous Filamentous Carbon in Methane Decomposition on Ni

56. Containing Catalysts/"CARBON '97". 23rd Biennial Conference on Carbon, 18-23 July 1997. P. 336

57. Steinfeld A., Kirillov V., Kuvshinov G. et. al. Production of filamentous carbon and hydrogen by solarthermal catalytic cracking of methane//Chem. Eng. Sci. 1997. - V. 52.-№20.-P. 3599-3603

58. Meier A., Kirillov V.A., Kuvshinov G.G. et. al. Solar thermal decomposition of hydrocarbons and carbon monoxide for the production of catalytic filamentous carbon//Chem. Eng. Sci. 1999. - V. 54. - P. 3341-3348

59. Wang Y., Wei F., Luo G. et. al. The large-scale production of carbon nanotubes in a nano-agglomerate fluidized-bed reactor//Chem. Phys. Letters. 2002. - V. 364. - P. 568-572

60. Печуро H.C., Французов B.K., Пешнев Б.В. и др. Способ получения волокнистого углерода и устройство для его получения. Авторское свидетельство № 1608207//Бюллетень изобретений. 1990. - № 43

61. Bernardo С.А., Alstrup I., and Rostrup-Nielsen J.R. Carbon Deposition and Methane Steam Reforming on Silica-Supported Ni-Cu Catalysts//J. of Catal. 1985. - V. 96. -P. 517-534

62. Castro Luna A.F. and Becerra A.M. Carbon Deposition on a Ni/a-Al203 Catalyst//React. Kinet. Catal. Lett. 1997. - V. 61. - No 2. - P. 375-381

63. Martin G.A. and Imelik B. Adsorption of hydrocarbons and various gases on Ni-Si02 catalysts studied by high field magnetic methods//Surface Science. 1974. - V. 42. -P. 157-172

64. Aparicio L.M. Transient Isotopic Studies and Microkinetic Modeling of Methane Reforming over Nickel Catalysts//J. Catal. 1997. - V. 165. - P 262-274

65. Бесков И.С., Михайлова A.B., Алексеев A.M. и др. Кинетическая модель каталитического образования волокнистого углерода из метана//Теоретические основы химической технологии. 1997. - Т. 31. - № 1. - С. 70-76

66. Томишко М.М., Пермяков Т.Н., Зезин М.Ю. и др. Возникновение заряда на поверхности никелевого катализатора при образовании волокнистого углерода из метана//Теоретические основы химической технологии. 1999. - Т. 33. - № 4. -С. 410-413

67. Bokx Р.К., Коек A.J.H.M., Boellaard Е. et al. The Formation of Filamentous Carbon on Iron and Nickel Catalysts. I. Thermodynamics//!. Catal. 1985. - V. 96. - P. 454467

68. Хьюз P. Дезактивация катализоторов. M.: Химия, 1989. 280 с.

69. Островский Н.М. Кинетика и дезактивация катализаторов: Математические модели и их применение. М.: Наука, 2001. 334 с.

70. Froment G.F., Bischoff К.В. Chemical Reactor Analysis and Design. New York: J. Wiley & Sons, 1979. 765 p.

71. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. Новосибирск: Наука, 1968.-95 с.

72. Шеплев B.C. Моделирование каталитических реакторов. Учебное пособие. Новосибирск: НГУ, 1987. 81 с.

73. Бесков B.C., Флокк В. Моделирование каталитических процессов и реакторов. М.: Химия, 1991.-256 с.

74. Кравцов А.В., Новиков А.А., Коваль П.И. Компьютерный анализ технологических процессов. Новосибирск: Наука, 1998. 216 с.

75. Бесков B.C., Сафронов B.C. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. Л.: Химия, 1999. 472 с.

76. Ермакова А. Методы макрокинетики, применяемые при математическом моделировании химических процессов и реакторов. Новосибирск: Институт катализа СО РАН, 2001.- 184 с.

77. Kuvshinov G.G., Mogilnykh Yu.I., Kuvshinov D.G. Modeling of periodic filamentary carbon production in a fluidized bed reactor/3d Intern. Conf. On Unsteady-State Processes in Catalysis "USPC 3". St. Peterburg, Russia. 1998. - P. 205-206

78. Кувшинов Г.Г., Могильных Ю.И., Кувшинов Д.Г. Непрерывный процесс получения филаментарного углерода в псевдоожиженном слое/XIV Международная конференция по химическим реакторам "Химреактор 14м. Томск, 23-26 июня 1998 г. - С. 86-88

79. Кувшинов Г.Г., Авдеева Л.Б., Заварухин С.Г. и др. Экологически чистый процесс переработки попутных газов с получением новых углеродных материалов и водорода/2-я Международная конференция по химии нефти. Томск, 27-30 сентября 1994. С. 168

80. Кувшинов Г.Г., Заварухин С.Г., Могильных Ю.И. и др. Реализация процесса получения гранулированного каталитического волокнистого углерода в масштабе пилотного реактора//Химическая промышленность. 1998. - № 5. - С. 300-305

81. Кувшинов Г.Г., Могильных Ю.И., Авдеева Л.Б. и др. Способ получения углеродного материала и водорода//Патент РФ № 2108287. Бюллетень изобретений. - 1998. - № 10

82. Могильных Ю.И. Анализ новой технологии переработки углекислого газа/Экологически перспективные системы и технологии. Сб. науч. тр. Вып. 2. Новосибирск, НГТУ. 1998. С. 153-162

83. Rostrup-Nielsen J.R. Production of synthesis gas//Catal. Today. 1993. - V. 18. - P. 305-324

84. Заварухин С.Г., Могильных Ю.И., Кувшинов Г.Г. Моделирование процессов получения каталитического филаментарного углерода в изотермическом реакторе идеального перемешивания//Химическая промышленность. 1999. - № 10. - С. 641-648

85. Ермакова М.А., Ермаков Д.Ю., Кувшинов Г.Г. и др. Влияние дисперсности оксида никеля на углеродоемкость никелевых катализаторов низкотемпературного разложения метана//Кинетика и катализ. 1998. - Т. 39. -№5. С. 791-794

86. Альберг Дж., Нильсон Э., Уолш Дж. Теория сплайнов и ее приложения. М.: Мир, 1972.-316 с.

87. Ланс Дж.Н. Численные методы для быстродействующих вычислительных машин. М.: ИЛ, 1962. 208 с.

88. Кувшинов Г.Г, Заварухин С.Г., Жданова Е.С. Моделирование процесса получения каталитического филаментарного углерода из метано-водородной смеси в периодическом реакторе с кипящим слоем частиц//Научный вестник НГТУ. 1999. - № 2 (7). - С. 127-134

89. Годунов С.К. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1979. 391 с.

90. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1988. 304 с.

91. Мухленов И.П., Анохин В.Н., Проскуряков В.А и др. Катализ в кипящем слое. Л.: Химия, 1978. 232 с.

92. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М.: Химия, 1974-376 с.

93. Список основных обозначений

94. НВУ нановолокнистый углерод; R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль; Т — температура, К;

95. Q расход метана, л/ч или м /ч при н.у.;оq удельный расход метана, л/(ч-г) или м /(ч-кг); Qr - расход рециркулирующего газа, м3/ч при н.у.;

96. Jc поток углерода, поступающий в реактор в составе метана, г/ч или кг/ч;jc удельный поток углерода, поступающий в реактор в составе метана, г/(ч г) иликг/(ч-кг);

97. Jk расход катализатора, кг/ч;jk удельный расход катализатора, кг/(ч-кг);

98. Мс молярная масса углерода, г/моль или кг/кмоль;

99. VQ объем 1 моля метана при н.у., л/моль или м3/кмоль;х степень превращения метана;

100. Х| степень превращения метана на выходе реактора;хг равновесная степень превращения метана;хср средняя степень превращения метана;

101. Я кратность рециркуляции газового потока;

102. Дс) плотность функции распределения массы катализатора по содержанию углерода;

103. F(c) интегральная функция распределения массы катализатора по содержанию углерода.