RU2108287C1 - Способ получения углеродного материала и водорода - Google Patents
Способ получения углеродного материала и водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108287C1 RU2108287C1 RU95102674A RU95102674A RU2108287C1 RU 2108287 C1 RU2108287 C1 RU 2108287C1 RU 95102674 A RU95102674 A RU 95102674A RU 95102674 A RU95102674 A RU 95102674A RU 2108287 C1 RU2108287 C1 RU 2108287C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- carbon
- reactor
- hydrogen
- inert material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Использование: переработка и обезвреживание углеводородсодержащих отходов. Сущность изобретения: в реакторе псевдоожиженного слоя помещают никельсодержащий катализатор и инертный материал-углерод или оксид алюминия, в массовом отношении инертный материал: катализатор не менее 15. Смесь приводят в псевдоожиженное или виброожиженное состояние. Нагревают до 450 - 650oС. Через газораспределительную решетку подают углеводородсодержащий газ. Выход углерода до 155 г/г катализатора, выход водорода 26 - 38,8 л/ч, агломерация катализатора отсутствует. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к переработке и обезвреживанию углеводородсодержащих газов и может быть применено в газоперерабатывающей, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен способ разложения углеводородов на водород и углерод в присутствии никелевого катализатора [1].
Однако этот способ характеризуется низким выходом углерода на единицу массы катализатора (до 30 г/г катализатора); катализатор в процессе работы быстро дезактивируется, в результате чего реакция разложения углеводорода и образования углерода прекращается.
Кроме того, в упомянутом способе в процессе разложения не обеспечивается получение углеродного материала в гранулированном виде с достаточно однородной структурой и свойствами.
Наиболее близким к изобретению является способ, предложенный в [2].
В соответствии с прототипом процесс получения водорода и углеродного материала ведут, разлагая метан при 500-550oC, в реакторе с виброожиженным слоем никельсодержащего катализатора. Виброожиженный слой создавался для того, чтобы не допустить агломерации, приводящей к дезактивации катализатора и неоднородности частиц углерода. Углеродный материал получается в виде гранул.
Основным недостатком данного способа являются большие затраты энергии на создание вибрации необходимой амплитуды и частоты, а также невозможность осуществлять такую вибрацию при крупнотоннажном производстве.
Осуществление вышеописанного процесса в псевдоожиженном слое также наталкивается на проблему: если работать с большими скоростями газа (или с большими числами псевдоожижения), то возникнут большие потери материала, а малые скорости газа (малые числа псевдоожижения) не могут гарантировать отсутствия интенсивных агломерационных процессов в псевдоожиженном слое.
В основу изобретения положена задача повышения выхода углерода на единицу массы катализатора за счет устранения агломерации частиц катализатора.
В связи с вышесказанным, предлагается способ, который снижает интенсивность агломерационных процессов, а в конечном счете и интенсивность дезактивации катализатора при использовании в процессе разложения всех трех видов слоев: насыпного, виброожиженного и псевдоожиженного.
Эта задача решается и тем, что предлагается способ получения водорода и углеродного материала путем разложения углеводородсодержащего газа в псевдоожиженном слое никельсодержащего катализатора и инертного материала, при этом отношение массы инертного материала к массе катализатора составляет не меньше 15. В качестве инертного материала используют углерод или оксид алюминия. При этом можно использовать углерод, получаемый в предлагаемом способе.
Данный способ может быть реализован в реакторе с виброожиженным или псевдоожиженным слоем катализатора, схема которого представлена на фиг. 1 и 2.
Реактор, представленный на фиг. 1, состоит из корпуса 1, в котором помещен слой катализатора 2, газораспределительной решетки 3, отводящего патрубка 4 и нагревателя 5. Слой катализатора в реакторе виброожижается с помощью вибратора 6, подключенного к корпусу реактора. Вибрация осуществляется в вертикальном направлении с амплитудой 0,5 мм и частотой 50 Гц.
Диаметр корпуса реактора 50 мм. В качестве нагревателя используется электронагреватель. В качестве вибратора - электромагнитный вибратор. Газораспределительная решетка выполнена из пористой меди.
Способ осуществляется следующим образом.
В реактор 1 засыпают слой гранулированного катализатора и инертного материала (углерода или оксида алюминия). Под газораспределительную решетку 3 подают углеводородсодержащий газ. Слой катализатора и инертного материала виброожижают с помощью вибратора 6, подключенного к корпусу реактора. Наличие инертного материала препятствует агломерации катализатора и его выстрой дезактивации.
Пример 1. В реактор засыпают 1 г гранулированного катализатора с размером частиц 0,4-0,6 мм, состоящего из 90% никеля и 10% оксида алюминия, и инертный углеродный материал фракции 0,5-0,2 мм, полученный ранее. С помощью вибратора 6 катализатор приводят в виброожиженное состояние (частота вибрации 50 Гц; амплитуда 0,5 мм), включают нагреватель 5 и доводят температуру слоя катализатора до 540oC. Затем через газораспределительную решетку 3 подают в виброожиженный слой катализатора метан, который, проходя через слой катализатора, разлагается на углерод волокнистой структуры и водород. Расход CH4 устанавливают на уровне 100 л/ч. Количество неактивного загружаемого в реактор углерода составляет 15 г. Средняя степень превращения метана равняется 13%. После 19 ч работы катализатор дезактивируется. Выход углерода на единицу массы катализатора составляет 130 г/г. Агломерации не происходит. Производительность по водороду равняется 26 л/ч.
Пример 2. Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только в качестве инертного материала в реактор засыпают 18 г пористого дисперсного оксида алюминия фракции 0,6-0,8 мм. Средняя степень превращения метана 19,4%. После 21,5 ч работы катализатор дезактивировался. Выход углерода на единицу массы катализатора 143 г/г. Агломерации не происходит. Производительность по водороду 38,8 л/ч.
Пример 3. Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только в качестве инертного материала в реактор засыпают 23 г дисперсного неактивного углерода. Средняя степень превращения метана 13,8%. Выход углерода на единицу массы катализатора 138 г/г. Агломерации не происходит. Выход водорода 27,6 л/ч.
Пример 4. Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только в качестве инертного материала в реактор засыпают 31 г пористого дисперсного оксида алюминия. Средняя степень превращения метана 13%. Выход углерода на единицу массы катализатора 148 г/г. Агломерации не происходит. Выход водорода 26 л/ч.
Пример 5 (для сравнения). Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только инертный материал не засыпают. Средняя степень превращения метана 10%. После 9,6 ч работы катализатор дезактивировался. Выход углерода на единицу массы катализатора 52 г/г. Углерод получен в виде агломерата.
Пример 6 (для сравнения). Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только в качестве инертного материала в реактор засыпают 11 г пористого углерода. Средняя степень превращения метана 9,1%. После 14,6 ч работы катализатор дезактивировался. Выход углерода на единицу массы катализатора 72 г/г. Углерод был получен в виде агломерата слипшихся между собой частиц углерода.
Пример 7. Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только вместо дисперсного неактивного углерода, полученного в результате предыдущих экспериментов по разложению метана, в реактор засыпают дисперсный графит. Средняя степень превращения 14%. Выход углерода на единицу массы у катализатора 140 г/г. Выход водорода 28 л/ч. Агломерация отсутствует.
Пример 8. Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только вместо дисперсного неактивного углерода, полученного в результате предыдущих экспериментов по разложению метана, в реактор засыпают кокс. Средняя степень превращения 13,2%. Выход углерода на единицу массы катализатора 129 г/г. Выход водорода 26,4 л/ч. Агломерация отсутствует.
Пример 9. Условия опыта соответствуют условиям примера 1, только вместо дисперсного неактивного углерода, полученного в результате предыдущих экспериментов по разложению метана, в реактор засыпают кварцевый песок. Средняя степень превращения 14%. Выход углерода на единицу массы катализатора 144 г/г. Выход водорода 28 л/ч. Продолжительность опыта до дезактивации катализатора 21 ч. Агломерация отсутствует.
На фиг. 2 показан реактор псевдоожиженного слоя, в котором может быть реализовано изобретение (вместо вибратора на фиг. 1 использован циркуляционный насос 6, с помощью которого создается 30-кратная рециркуляция газа с выхода реактора на его вход).
Расходы свежего газа на участке до точки /а/ и уходящего после точки /б/ равны соответственно расходу газа на входе и выходе из аппарата в примере 1.
Пример 10. Осуществляется с помощью реактора, представленного на фиг. 2, условия процесса аналогичны примеру 1. Степень превращения, выход углерода и производительность по водороду такие же, как в примере 1. Агломерации катализатора не наблюдается.
Следует отметить, что при проведении процесса по примеру 10, но в условиях импульсного ожижения (частота создаваемых импульсов равнялась 10 Гц) были получены результаты, абсолютно идентичные результатам примера 1.
Кроме того, были проведены эксперименты с уменьшенными по сравнению с примерами 1-10 частотой и амплитудой вибрации, когда частицы катализатора и инертного материала по визуальным наблюдениям почти не движутся. В этих случаях были также получены высокие показатели степени превращения, выхода углерода и производительности по водороду.
Из представленных примеров следует, что изобретение позволяет получить выход углерода до 155 г/г катализатор, выход водорода 26-38,8 л/ч при отсутствии агломерации катализатора. Причем интенсивность перемешивания псевдоожиженного слоя может быть сколько угодно малой, лишь бы частицы двигались.
К дополнительным преимуществам изобретения следует отнести то, что использование углерода в качестве инертного материала в рассматриваемом процессе может принести значительный экономический эффект, поскольку крупнотоннажный процесс можно было бы в этом случае организовать так: после дезактивации катализатора (в котором к тому времени содержится 99-99,5% углерода) часть полученного углерода извлекается из еще "горячего" реактора, а часть остается в реакторе. В реактор засыпают новую порцию катализатора и продолжают вести процесс без охлаждения реактора. Кроме того, в другом случае отсутствует необходимость очищать полученный углерод от инертного материала.
Claims (3)
1. Способ получения углеродного материала и водорода путем разложения углеводородсодержащего газа в псевдоожиженном слое никельсодержащего катализатора, отличающийся тем, что в указанный катализатор добавляют инертный материал и углеродсодержащий газ подают в псевдоожиженный слой полученной смеси, а разложение ведут при 450 - 650oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массовое отношение инертного материала к катализатору составляет не менее 15.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве инертного материала используют углерод или оксид алюминия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95102674A RU2108287C1 (ru) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | Способ получения углеродного материала и водорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95102674A RU2108287C1 (ru) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | Способ получения углеродного материала и водорода |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95102674A RU95102674A (ru) | 1996-12-27 |
RU2108287C1 true RU2108287C1 (ru) | 1998-04-10 |
Family
ID=20165109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95102674A RU2108287C1 (ru) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | Способ получения углеродного материала и водорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108287C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462293C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ получения нановолокнистого углеродного материала и водорода |
RU2608398C2 (ru) * | 2011-07-05 | 2017-01-18 | Линдэ Акциенгезельшафт | Способ параллельного получения водорода и углеродсодержащих продуктов |
RU2665516C2 (ru) * | 2017-02-06 | 2018-08-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Мировые Экологические Стандарты" | Способ получения сорбента для очистки воды |
RU2752976C2 (ru) * | 2016-11-04 | 2021-08-11 | Басф Се | Способ и устройство для проведения эндотермических газофазных или газ-твердотельных реакций |
-
1995
- 1995-02-28 RU RU95102674A patent/RU2108287C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Zeikouskii V.I.et al. Pure Ecologicel Process of the Low Temperature Crecking of Methen, & t h Soiret-French Seminar on Cotolysis. - Hovosibirsk. 1990, p. 183-186. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462293C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ получения нановолокнистого углеродного материала и водорода |
RU2608398C2 (ru) * | 2011-07-05 | 2017-01-18 | Линдэ Акциенгезельшафт | Способ параллельного получения водорода и углеродсодержащих продуктов |
RU2752976C2 (ru) * | 2016-11-04 | 2021-08-11 | Басф Се | Способ и устройство для проведения эндотермических газофазных или газ-твердотельных реакций |
RU2665516C2 (ru) * | 2017-02-06 | 2018-08-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Мировые Экологические Стандарты" | Способ получения сорбента для очистки воды |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95102674A (ru) | 1996-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2198560A (en) | Method for the production of hydrogen | |
US4469508A (en) | Process and installation for heating a fluidized bed by plasma injection | |
JP2012518262A (ja) | プラズマ反応器 | |
WO2002096835A3 (en) | Fischer-tropsch synthesis process | |
WO2007058472A1 (en) | Apparatus for preparing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane and method of preparing vinyl chloride using the same | |
US10081549B2 (en) | Method and synthesis reactor for producing carbon nanotubes | |
Dadsetan et al. | CO2-free hydrogen production via microwave-driven methane pyrolysis | |
JPS5984855A (ja) | 流動床反応器を含む熱発生装置 | |
Bakken et al. | Thermal plasma process development in Norway | |
WO2004094306A1 (ja) | 水素発生装置および水素発生方法 | |
RU2108287C1 (ru) | Способ получения углеродного материала и водорода | |
WO2002096837A3 (en) | Fischer-tropsch process | |
CN114307908A (zh) | 二氧化碳多场协同催化加氢合成液体燃料的装置与方法 | |
CN105779017A (zh) | 一种基于高炉渣余热利用的废旧轮胎流化气化的装置和方法 | |
KR100474613B1 (ko) | 화학 반응의 유도 점화 방법 | |
JP3033303B2 (ja) | 酸素欠陥マグネタイト中空粒子、その製造方法およびその用途 | |
US2616914A (en) | Process for catalytic conversion | |
Guilet et al. | Influence of ultrasound power on the alkylation of phenylacetonitrile under solid-liquid phase transfer catalysis conditions | |
JP4555947B2 (ja) | 化学反応装置及び化学反応方法 | |
RU2064889C1 (ru) | Способ получения водорода и углеродного материала | |
RU2481889C2 (ru) | Способ получения углеродных наноматериалов | |
RU2462293C1 (ru) | Способ получения нановолокнистого углеродного материала и водорода | |
JP2969417B2 (ja) | 廃プラスチックの分解方法 | |
WO2002097010A3 (en) | Fischer-tropsch process | |
RU2647744C1 (ru) | Способ сжигания топлива |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100301 |