Segregacja nanokrystalitów jako sposób na zwiększenie wydajności żelazowego katalizatora w reakcji rozkładu amoniaku

• Autorzy: Urszula Nowosielecka

Warianty tytułu

Segregation of Nanocrystallites as A Method to Increase an Efficiency of Iron Catalyst in The Reaction of Ammonia Decomposition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Badano szybkość reakcji katalitycznego rozkładu amoniaku na stosowanym w przemyśle stopowym katalizatorze żelazowym dotowanym trudno redukowalnymi tlenkami promotorów (Al2O3, CaO, K2O) oraz na próbkach tego katalizatora o zmodyfikowanej morfologii. Do modyfikacji katalizatora użyto chemicznej metody do wyodrębnienia z materiału o szerokim rozkładzie wielkości krystalitów frakcji o zawężonym rozkładzie i określonej średniej wielkości krystalitów. Pomiary szybkości reakcji chemicznych przeprowadzono w różniczkowym reaktorze rurowym wyposażonym w układ pomiaru masy oraz miernik stężenia wodoru w fazie gazowej. W wyniku modyfikacji otrzymano nanokrystaliczny materiał, który charakteryzował się ok. 1,6-krotnie większą wydajnością w reakcji katalitycznego rozkładu amoniaku w odniesieniu do próbki referencyjnej, w przeliczeniu na masę użytego katalizatora(abstrakt oryginalny)

EN

The rate of catalytic ammonia decomposition on the iron alloyed catalyst promoted with hardly reducible oxides such as Al2O3, CaO, K2O used in industry and on the samples obtained by the modification of this catalyst was studied. For modification, a chemical method to separate fractions with a narrow distribution and a defined average size of crystallites from a material with a wide distribution of crystal size was used. Measurements of chemical reaction rate were performed in a differential tube reactor equipped with a mass measurement system and a hydrogen gas concentration in the gas phase measuring instrument. As a result of modification nanocrystalline material characterized with approximately 1.6 times more efficient in the catalytic ammonia decomposition compared to the reference sample, refering to the weight of used catalysts, was obtained(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Metale ciężkie; Przemysł metalowy

EN

Heavy metals; Metal industry

• Czasopismo: Prace Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu
• Rocznik: 2017
• Numer: nr 494 Wybrane zagadnienia z bioekonomii
• Strony: 189--199

Twórcy

autor

Urszula Nowosielecka

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• Arabczyk W. i in., 2005, Zgłoszenie patentowe P-361256, Sposób otrzymywania nanomateriałów o określonych rozmiarach krystalitów, BUP nr 2 z dnia 24.01.2005.
• Arabczyk W., Konicki W., Narkiewicz U., 2003, The size distribution of iron nanoparticles produced by the carburisation process, Solid State Phenomena, vol. 94, s. 177-180.
• Arabczyk W., Lendzion-Bieluń Z., 2003, patent nr PL351210 (A1), Method of obtaining fine-crystalline transient metals, in particular iron, cobalt, copper, lead and nickel and their alloys.
• Arabczyk W., Moszyński D., Narkiewicz U., Pelka R., Podsiadły M., 2007, Poisoning of iron catalyst by sulfur, Catalysis Today, vol. 124, s. 43-48.
• Arabczyk W., Pelka R., 2009, Studies of the kinetics of two parallel reactions: Ammonia decomposition and nitriding of iron catalyst, J. Phys. Chem. A, vol. 113, s. 411-416.
• Arabczyk W., Wróbel R., 2003, Study of the kinetics of nitriding of nanocrystalline iron using TG and XRD methods, Solid State Phenomena, vol. 94, s. 185-188.
• Arabczyk W., Ziebro J., Kałucki K., Świerkowski R., Jakrzewska M., 1996, Instalacja laboratoryjna do ciągłego wytopu katalizatorów żelazowych, Chemik, nr 1, s. 22-24.
• Burghardt A., Bartelmus G., 2001, Inżynieria reaktorów chemicznych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• Kałucki K., Skowroński B., Arabczyk W., Kaleńczuk R., Morawski W., Narkiewicz U., Janecki Z., Gołębiowski A., Ludwiczak S., Śpiewak Z., 1986, patent nr PL251398 (A1), Method of obtaining an alloyed iron catalyst for ammonia synthesis processes.
• Lendzion-Bieluń Z., Pelka R. Arabczyk W., Woźniak R., 2015, patent nr PL407093 (A1), Wustite iron catalyst for synthesis of ammonia.
• Lubkowski K., Arabczyk W., Grzmil B., Michalkiewicz B., Pattek-Janczyk A., 2007, Passivation and oxidation of an ammonia iron catalyst, Appl. Catal. A: Gen., vol. 329, s. 137-147.
• Moszyński D., 2014, Nitriding of nanocrystalline iron in the atmospheres with variable nitriding potential, J. Phys. Chem. C, vol. 118, issue 28, s. 15440-15447.
• Moszyński D., Moszyńska I., Arabczyk W., 2012, Iron nitriding and reduction of iron nitrides in nanocrystalline Fe-N system, Mater. Lett., vol.78, s. 32-34.
• Nowosielecka U., Pelka R., Moszyńska I., Guskos N., Typek J., Żołnierkiewicz G., 2017, Studies of magneticproperties of nanocrystalline iron of differentsizes, J. Magn. Magn. Matter, vol. 443, s. 324-333.
• Park J.Y., Levenspiel O., 1975, The crackling core model for the reaction of solid particles, Chem. Eng. Sci., vol. 30, issue 10, s. 1207-1214.
• Pelka R., Arabczyk W., 2009, Studies of the kinetics of reaction between iron catalysts and ammonia-nitriding of nanocrystalline iron with parallel catalytic ammonia decomposition, Top. Catal., vol. 52, s. 1506-1516.
• Pelka R., Kiełbasa K., Arabczyk W., 2011, The effect of iron nanocrystallites' size in catalysts for ammonia synthesis on nitriding reaction and catalytic ammonia decomposition, Cent. Eur. J. Chem., vol. 9, issue 2, s. 240-244.
• Pelka R., Pattek-Janczyk A., Arabczyk W., 2008, Studies of the oxidation of nanocrystalline iron with oxygen by means of TG, MS, and XRD methods, J. Phys. Chem. C, vol. 112, issue 36, s. 13992- -13996.
• Wohlschlogel M., Welzel U., Mittemeijer E. J., 2007, Unexpected formation of ε-iron nitride by gas nitriding of nanocrystalline α-Fe films, Appl. Phys. Lett., vol. 91, issue 14, article number 141901.
• Wróbel R., Arabczyk W., 2006, Solid -gas reaction with adsorption as the rate limiting, Step. J. Phys. Chem. A, vol. 110, issue 29, s. 9219-9224.
• Yagi S., Kunii D., 1955, Studies on combustion of carbon particles inflames and fluidized beds, w Fifth Symposium (International) on Combustion, Reinhold, New York, s. 231.

Identyfikatory

DOI

10.15611/pn.2017.494.16