RU2244589C1 - Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method - Google Patents

Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method Download PDF

Info

Publication number
RU2244589C1
RU2244589C1 RU2003130310/04A RU2003130310A RU2244589C1 RU 2244589 C1 RU2244589 C1 RU 2244589C1 RU 2003130310/04 A RU2003130310/04 A RU 2003130310/04A RU 2003130310 A RU2003130310 A RU 2003130310A RU 2244589 C1 RU2244589 C1 RU 2244589C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
mixture
dispersed
synthesis gas
metals
Prior art date
Application number
RU2003130310/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Н. Павлова (RU)
С.Н. Павлова
С.Ф. Тихов (RU)
С.Ф. Тихов
В.А. Садыков (RU)
В.А. Садыков
тлова Ю.Н. Д (RU)
Ю.Н. Дятлова
О.И. Снегуренко (RU)
О.И. Снегуренко
И.А. Золотарский (RU)
И.А. Золотарский
В.А. Кузьмин (RU)
В.А. Кузьмин
З.Ю. Востриков (RU)
З.Ю. Востриков
Л.Н. Боброва (RU)
Л.Н. Боброва
Original Assignee
Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН filed Critical Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН
Priority to RU2003130310/04A priority Critical patent/RU2244589C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244589C1 publication Critical patent/RU2244589C1/en

Links

Abstract

FIELD: hydrocarbon conversion catalysts.
SUBSTANCE: catalyst for generation of synthesis gas via catalytic conversion of hydrocarbons is a complex composite composed of ceramic matrix and, dispersed throughout the matrix, coarse particles of a material and their aggregates in amounts from 0.5 to 70% by weight. Catalyst comprises system of parallel and/or crossing channels. Dispersed material is selected from rare-earth and transition metal oxides, and mixtures thereof, metals and alloys thereof, period 4 metal carbides, and mixtures thereof, which differ from the matrix in what concerns both composition and structure. Preparation procedure comprises providing homogenous mass containing caking-able ceramic matrix material and material to be dispersed, appropriately shaping the mass, and heat treatment. Material to be dispersed are powders containing metallic aluminum. Homogenous mass is used for impregnation of fibrous and/or woven materials forming on caking system of parallel and/or perpendicularly crossing channels. Before heat treatment, shaped mass is preliminarily treated under hydrothermal conditions.
EFFECT: increased resistance of catalyst to thermal impacts with sufficiently high specific surface and activity retained.
4 cl, 1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к процессу получения синтез-газа путем каталитического превращения углеводородов в присутствии кислородсодержащих газов и/или паров воды при малых временах контакта и к катализаторам для этого процесса.The invention relates to a process for producing synthesis gas by catalytic conversion of hydrocarbons in the presence of oxygen-containing gases and / or water vapor at short contact times and to catalysts for this process.

Синтез-газ (смесь водорода и оксида углерода) широко используют в крупнотоннажных химических процессах, таких как синтез аммиака, метанола, высших спиртов и альдегидов, в процессе Фишера-Тропша и др. Синтез-газ применяют в качестве восстановительного газа в черной и цветной металлургии, металлообработке, используют в экологических установках по обезвреживанию газовых выбросов. Перспективньми и чрезвычайно быстро развивающимися новыми сферами использования синтез-газа и получаемого из него водорода являются автотранспорт и малая энергетика. В автомобилестроении синтез-газ или водород могут использовать как добавку к основному топливу в двигателях внутреннего сгорания или как топливо для двигателя на основе топливных элементов. В энергетике синтез-газ и водород можно применять в сочетании с топливными элементами или газовыми турбинами для производства экологически чистых тепла и энергии.Synthesis gas (a mixture of hydrogen and carbon monoxide) is widely used in large-capacity chemical processes, such as the synthesis of ammonia, methanol, higher alcohols and aldehydes, in the Fischer-Tropsch process and others. Synthesis gas is used as a reducing gas in ferrous and non-ferrous metallurgy , metalworking, used in environmental installations for the neutralization of gas emissions. Promising and extremely rapidly developing new areas for the use of synthesis gas and the hydrogen produced from it are motor vehicles and small-scale energy. In the automotive industry, synthesis gas or hydrogen can be used as an additive to the main fuel in internal combustion engines or as fuel for an engine based on fuel cells. In the energy sector, synthesis gas and hydrogen can be used in combination with fuel cells or gas turbines to produce environmentally friendly heat and energy.

Традиционным способом получения синтез-газа является эндотермический процесс паровой конверсии природного газа на никелевых катализаторах [J.R.Rostrup-Nielsen, Production of synthesis gas, Catalysis Today, 1993, v.18, 305-324; B.C.Арутюнов, О.В.Крылов // Окислительные превращения метана. Москва, Наука, 1998]. Этот процесс характеризуется чрезвычайно высокой капиталоемкостью, высокими эксплуатационными затратами и значительными выбросами оксидов азота при факельном обогреве трубчатых риформеров.The traditional method of producing synthesis gas is the endothermic process of steam conversion of natural gas on nickel catalysts [J.R. Rostrup-Nielsen, Production of synthesis gas, Catalysis Today, 1993, v. 18, 305-324; B.C. Arutyunov, O.V. Krylov // Oxidative transformations of methane. Moscow, Science, 1998]. This process is characterized by extremely high capital intensity, high operating costs and significant emissions of nitrogen oxides during torch heating of tubular reformers.

Альтернативный способ получения синтез-газа - селективное каталитическое окисление углеводородов кислородом (СКО) [S.C.Tsang, J.B.Claridge and M.L.H.Green, Recent advances in the conversion of methane to synthesis gas, Catalysis Today, 1995, v.23, 3-15]. В отличие от паровой конверсии природного газа СКО имеет большую селективность, является экзотермичным процессом и эффективно протекает при малых временах контакта, что дает возможность проводить его в автотермическом режиме и уменьшить размеры реактора [D.A.Hickman, L.D.Schmidt, Synthesis gas formation by direct oxidation of methane, in "Catalytic Selective Oxidation", ACS Symposium series, 1993, p.416-426; P.M.Torniainen, X.Chu and L.D.Schmidt, Comparison of monolith-supported metals for the direct oxidation of methane to syngas, J.CataL, 1994, v.146, 1-10] и тем самым снизить как энергозатраты, так и капитальные вложения.An alternative method for producing synthesis gas is the selective catalytic oxidation of hydrocarbons by oxygen (RMS) [S.C. Tsang, J. B. Claridge and M. L. H. Green, Recent advances in the conversion of methane to synthesis gas, Catalysis Today, 1995, v. 23, 3-15]. In contrast to steam reforming of natural gas, SKO has a high selectivity, is an exothermic process, and proceeds efficiently at short contact times, which makes it possible to conduct it in an autothermal mode and reduce the reactor size [DAHickman, LDSchmidt, Synthesis gas formation by direct oxidation of methane , in "Catalytic Selective Oxidation", ACS Symposium series, 1993, p. 416-426; PMTorniainen, X. Chu and LDSchmidt, Comparison of monolith-supported metals for the direct oxidation of methane to syngas, J.CataL, 1994, v.146, 1-10] and thereby reduce both energy costs and capital investments .

Селективность реакции СКО в отношении целевых продуктов (оксид углерода и водород) зависит от различных факторов, однако важнейшим является химический состав активного компонента. Для получения максимальных выходов целевого продукта - синтез-газа катализатор должен содержать активный компонент, обеспечивающий высокую активность и селективность при малых временах контакта в реакциях конверсии и СКО углеводородов. Кроме того, для осуществления этого процесса необходимы катализаторы с малым гидравлическим сопротивлением, устойчивые к термоударам и зауглероживанию.The selectivity of the RMS reaction in relation to the target products (carbon monoxide and hydrogen) depends on various factors, however, the chemical composition of the active component is most important. To obtain maximum yields of the target product — synthesis gas — the catalyst should contain an active component that provides high activity and selectivity at short contact times in the conversion reactions and the standard deviation of hydrocarbons. In addition, for the implementation of this process, catalysts with low hydraulic resistance, resistant to thermal shock and carbonization, are required.

Известен способ СКО метана для получения синтез-газа [Пат. US 5149464, С 01 В 3/26, 1992] при температуре 650-900°C и объемной скорости 40000-80000 час-1 (0,05-0,09 сек) в присутствии катализатора, представляющего собой либо переходный металл, или его оксид, нанесенный на термостабильный оксид одного из элементов (М): Mg, В, Al, Ln, Ga, Si, Ti, Zr, Hf, либо перовскитоподобный смешанный оксид общей формулы MxM'yOz со структурой пирохлора, где M' - переходный металл, в том числе элементы 8 группы. Атомное отношение элемента 8 группы к сумме неблагородных элементов в этих соединениях 1:1 или 3:1, и содержание благородных металлов составляет 32,9-48 маc.%. Конверсия метана в присутствии смешанных оксидов Pr2Ru2O7, Eu2Ir2O7, La2MgPtO6 при объемной скорости 40000 час-1 и 777°С не превышает 94%, а увеличение объемной скорости до 80000 час-1 приводит к снижению конверсии метана до 73% и селективности по СО и водороду до 82 и 90% соответственно.The known method of standard deviation of methane to produce synthesis gas [US Pat. US 5149464, C 01 B 3/26, 1992] at a temperature of 650-900 ° C and a space velocity of 40,000-80000 h -1 (0.05-0.09 sec) in the presence of a catalyst, which is either a transition metal or oxide deposited on a thermostable oxide of one of the elements (M): Mg, B, Al, Ln, Ga, Si, Ti, Zr, Hf, or a perovskite-like mixed oxide of the general formula MxM'yOz with a pyrochlore structure, where M 'is a transition metal , including elements of 8 groups. The atomic ratio of the element of group 8 to the sum of the base elements in these compounds is 1: 1 or 3: 1, and the content of noble metals is 32.9-48 wt.%. The methane conversion in the presence of mixed oxides Pr 2 Ru 2 O 7 , Eu 2 Ir 2 O 7 , La 2 MgPtO 6 at a space velocity of 40,000 h -1 and 777 ° C does not exceed 94%, and an increase in the space velocity to 80,000 h -1 leads reduction of methane conversion to 73% and selectivity for CO and hydrogen to 82 and 90%, respectively.

В патенте [ЕР 303438, С 01 В 3/38, 15.02.1989] для получения смеси водорода и оксида углерода предлагают способ СКО углеводородов при контакте реакционной смеси, содержащей углеводород, кислород или кислородсодержащий газ и необязательно пары воды, с катализатором в зоне селективного каталитического окисления. Зона СКО содержит блочный катализатор с соотношением геометрическая поверхность/объем не менее 5 см2/см3. Катализатор может содержать благородные металлы, никель, кобальт, хром, церий, лантан и их смесь, нанесенные на термостойкий оксидный носитель, в том числе кордиерит, муллит, титанат алюминия, циркониевая шпинель, оксид алюминия. В то же время в патенте ЕР 303438 утверждают, что скорость реакции парциального окисления лимитируется скоростью массообмена и не зависит от химической природы катализатора, что позволяет в этом случае использовать материалы, не проявляющие каталитическую активность, но обеспечивающие необходимое соотношение геометрическая поверхность/объем. Процесс проводят при температурах в интервале 760-1090°С и объемной скорости от 20000 до 500000 час-1.In the patent [EP 303438, C 01 B 3/38, 02/15/1989] to obtain a mixture of hydrogen and carbon monoxide, a method of RMS of hydrocarbons is proposed by contacting a reaction mixture containing a hydrocarbon, oxygen or an oxygen-containing gas and optionally water vapor with a catalyst in a selective zone catalytic oxidation. The SKO zone contains a block catalyst with a geometric surface / volume ratio of at least 5 cm 2 / cm 3 . The catalyst may contain noble metals, nickel, cobalt, chromium, cerium, lanthanum and a mixture thereof deposited on a heat-resistant oxide carrier, including cordierite, mullite, aluminum titanate, zirconium spinel, aluminum oxide. At the same time, in patent EP 303438 it is stated that the partial oxidation reaction rate is limited by the mass transfer rate and does not depend on the chemical nature of the catalyst, which makes it possible in this case to use materials that do not exhibit catalytic activity, but provide the necessary geometric surface / volume ratio. The process is carried out at temperatures in the range of 760-1090 ° C and a space velocity from 20,000 to 500,000 h -1 .

В патентах [RU 2115617, С 01 В 3/38, 20.07.98; RU 2136581, C 01 B 3/38, 10.09.99; RU 2137702, C 01 B 3/38, 20.09.99; RU 2123471, C 01 B 3/38, 20.12.98; US 5486313, C 07 C 1/02, 23.01.1996 и US 5639401, C 07 C 1/02, 17.06.97] предлагают способ СКО углеводородов, в том числе серусодержащих (0.05-100 ррм) [RU 2132299, C 01 B 3/38, 27.06.99; US 5720901, C 07 C 1/02, 24.04.98], в синтез-газ с использованием катализаторов, содержащих благородные металлы (до 10 мас.% Pt, Pd, Rh, Os), нанесенные на термостойкий носитель. В качестве носителей используют, например, α-Аl2О3, гексаалюминат бария (зерно размером ~1 мм) или ZrO2, термостабилизированный оксидами элементов групп III В или П А Периодической таблицы (пористые блоки в виде пенокерамики, устойчивые к термоударам). Процесс проводят в реакторе с неподвижньм слоем катализатора, имеющим большую извилистость - отношение длины пути газа при прохождении через блок к его длине - в пределах 1.1-10 при температурах 950-1300°С и скорости потока газовой смеси 2-104-108 л/кг·час. Недостатками такого способа являются большое гидравлическое сопротивление слоя катализатора с высокой извилистостью и высокая стоимость катализаторов вследствие большого содержания благородных металлов и использования в качестве носителя дорогостоящей пенокерамики на основе циркония, ограничивающая их практическое применение.In the patents [RU 2115617, C 01 B 3/38, 07/20/98; RU 2136581, C 01 B 3/38, 09/10/99; RU 2137702, C 01 B 3/38, 09/20/99; RU 2123471, C 01 B 3/38, 12.20.98; US 5486313, C 07 C 1/02, 01/23/1996, and US 5639401, C 07 C 1/02, 06/17/97] propose a method of standard deviation of hydrocarbons, including sulfur containing (0.05-100 ppm) [RU 2132299, C 01 B 3/38, 06/27/99; US 5720901, C 07 C 1/02, 04.24.98], into synthesis gas using catalysts containing noble metals (up to 10 wt.% Pt, Pd, Rh, Os) supported on a heat-resistant carrier. As carriers, for example, α-Al 2 O 3 , barium hexaaluminate (grain size ~ 1 mm) or ZrO 2 , thermostabilized by oxides of elements of groups III B or P A of the Periodic Table (porous blocks in the form of ceramic foam, resistant to thermal shock) are used. The process is carried out in a reactor with a fixed catalyst bed having a large tortuosity - the ratio of the gas path length when passing through the block to its length is in the range 1.1-10 at temperatures of 950-1300 ° C and the gas mixture flow rate is 2-10 4 -10 8 l / kg · hour. The disadvantages of this method are the high hydraulic resistance of the catalyst layer with high tortuosity and the high cost of the catalysts due to the high content of precious metals and the use of expensive zirconium-based ceramic foam, which limits their practical application.

Таким образом, в литературе описаны катализаторы на основе блочных керамических носителей с различным составом активного компонента для процесса селективного окисления углеводородов в синтез-газ при малых временах контакта. В основном, это носители, представляющие собой пенокерамику, однако такие блоки при малых временах контакта реакционной смеси имеют большое гидравлическое сопротивление вследствие большой извилистости каналов. При увеличении размера макропор с целью снижения гидравлического сопротивления снижается механическая прочность и эффективность таких катализаторов из-за снижения геометрической поверхности.Thus, the literature describes catalysts based on block ceramic supports with different compositions of the active component for the process of selective oxidation of hydrocarbons into synthesis gas at short contact times. Basically, these are carriers that are foam ceramics, however, such blocks at short contact times of the reaction mixture have high hydraulic resistance due to the large tortuosity of the channels. With an increase in the size of macropores in order to reduce hydraulic resistance, the mechanical strength and efficiency of such catalysts decreases due to a decrease in the geometric surface.

Известно, что использование блоков с прямыми каналами (сотовые блоки) позволяет снизить гидравлическое сопротивление. В патенте [US 5648582, C 07 C 004/02, 30.11.1995] для проведения процесса СКО углеводородов при объемных скоростях 800000-12000000 час-1 используют Pt, Rh или Ni, нанесенные на непористые керамические блоки с прямыми каналами. Однако эти катализаторы содержат до 10 мас.% благородных металлов и очень дороги, кроме того наблюдается унос металлов вследствие высоких температур, развивающихся в слое блочного катализатора.It is known that the use of blocks with direct channels (cellular blocks) can reduce the hydraulic resistance. In the patent [US 5648582, C 07 C 004/02, 11/30/1995] for carrying out the RMS process for hydrocarbons at space velocities 800000-12000000 h -1 use Pt, Rh or Ni deposited on non-porous ceramic blocks with direct channels. However, these catalysts contain up to 10 wt.% Noble metals and are very expensive, in addition, ablation of metals is observed due to high temperatures developing in the block catalyst layer.

Обычным недостатком катализаторов на основе непористых сотовых носителей является их низкая удельная поверхность [GB 1375830, B 01 J 11/06, 1973; пат. ЕР 0197681, B 01 J 37/00, 18.03.1986], которая не обеспечивает их достаточную активность.A common disadvantage of non-porous cellular support catalysts is their low specific surface area [GB 1375830, B 01 J 11/06, 1973; US Pat. EP 0197681, B 01 J 37/00, 03/18/1986], which does not provide their sufficient activity.

Для увеличения геометрической поверхности катализаторов уменьшают толщину стенок сотовых блоков и увеличивают число каналов на единицу сечения блока. Для увеличения общей поверхности на сотовые носители дополнительно наносят пористую подложку с высокой удельной поверхностью из оксидов алюминия, кремния, редкоземельных элементов. Последний прием требует специальной подготовки материалов, из которых изготавливается подложка, введения дополнительных стадий в технологический процесс изготовления катализаторов [US 3824196, B 01 J 11/06, 16.07.1974]. Кроме того, из-за различия коэффициентов термического расширения возможно отслаивание пористого слоя при термических ударах, что характерно для любых экзотермических каталитических процессов. Катализаторы, приготовленные на основе таких носителей, имеют недостаточный ресурс, менее устойчивы к каталитическим ядам.To increase the geometric surface of the catalysts, the wall thickness of the cell blocks is reduced and the number of channels per unit section of the block is increased. To increase the overall surface, a porous substrate with a high specific surface of aluminum oxides, silicon, rare earth elements is additionally applied to cellular carriers. The latter technique requires special preparation of the materials from which the substrate is made, the introduction of additional stages in the technological process of manufacturing catalysts [US 3824196, B 01 J 11/06, 07/16/1974]. In addition, due to the difference in the coefficients of thermal expansion, peeling of the porous layer during thermal shocks is possible, which is typical for any exothermic catalytic processes. Catalysts prepared on the basis of such carriers have an insufficient resource and are less resistant to catalytic poisons.

Принципиально иным является подход, ориентированный на изготовление монолитного сотового катализатора, имеющего высокую удельную поверхность и включающего активный компонент непосредственно в сотовую структуру. В заявках [WO 0134517, С 01 В 3/40, 17.05.2001; WO 0160740, 23.08.2001; WO 0160515, B 01 J 37/00, 23.08.2001; WO 0160742, C 01 B 3/40, 23.08.2001] синтез-газ получают при контакте реакционной смеси, содержащей углеводороды C1-C5 и кислородсодержащий газ с катализатором преимущественно в виде блоков из пенокерамики на основе оксидов переходных металлов (Cr, Co, Ni, Mn), щелочных и редкоземельных элементов с удельной поверхностью 5-250 м2. Предлагаемые катализаторы не разрушаются при температуре ~1120-1160°С, однако имеют высокую температуру зажигания реакции. Кроме того, блоки в виде пенокерамики, как упоминалось выше, имеют большое гидравлическое сопротивление.A fundamentally different approach is focused on the manufacture of a monolithic honeycomb catalyst having a high specific surface area and incorporating the active component directly into the honeycomb structure. In the applications [WO 0134517, C 01 B 3/40, 05.17.2001; WO 0160740, 08.23.2001; WO 0160515, B 01 J 37/00, 08/23/2001; WO 0160742, C 01 B 3/40, 08/23/2001] synthesis gas is obtained by contacting a reaction mixture containing C 1 -C 5 hydrocarbons and an oxygen-containing gas with a catalyst mainly in the form of ceramic foam blocks based on transition metal oxides (Cr, Co , Ni, Mn), alkaline and rare-earth elements with a specific surface area of 5-250 m 2 . The proposed catalysts are not destroyed at a temperature of ~ 1120-1160 ° C, however, they have a high ignition temperature of the reaction. In addition, blocks in the form of foam ceramics, as mentioned above, have a large hydraulic resistance.

Известны сотовые блочные носители с высокой удельной поверхностью из оксида алюминия [US 4294806, B 01 D 53/36, 13.10.1981] или смеси оксидов алюминия и кремния [Пат. РФ 2093249, B 01 D 53/06, 22.12.1992]. Однако такие носители обладают недостаточной механической прочностью и устойчивостью к термоударам. Это не позволяет использовать данные носители для изготовления катализаторов сжигания топлив или парциального окисления метана в синтез-газ, требующих термостабильности при более высоких температурах.Known honeycomb block media with a high specific surface of alumina [US 4294806, B 01 D 53/36, 10/13/1981] or a mixture of aluminum oxides and silicon [US Pat. RF 2093249, B 01 D 53/06, 12/22/1992]. However, such media have insufficient mechanical strength and resistance to thermal shock. This does not allow the use of these media for the manufacture of catalysts for the burning of fuels or partial oxidation of methane to synthesis gas, which require thermal stability at higher temperatures.

Для повышения термостабильности катализатора [US 4637995, B 01 J 23/75, 20.01.1987] используют сотовый блок, содержащий 50-90 мас.% спеченного керамического материала матрицы и 10-50 мас.% материала с высокой удельной поверхностью, диспергированного по всей матрице. Материал керамической матрицы состоял из кордиерита, муллита, альфа-оксида алюминия или их смесей. Размер частиц материала матрицы не превышал 70 мкм (200 mesh). Диспергированный материал имел удельную поверхность не менее 40 м2/г и размер кристаллитов не более 0,5 мкм и состоял из сульфидов переходных металлов или их смесей, пористых оксидов на основе оксидов алюминия, циркония, шпинели на основе алюмината магния, оксида кремния, цеолита, оксида титана или их смесей, а также их смесей с сульфидами металлов.To increase the thermal stability of the catalyst [US 4637995, B 01 J 23/75, 01/20/1987] use a honeycomb block containing 50-90 wt.% Sintered ceramic matrix material and 10-50 wt.% Material with a high specific surface dispersed throughout matrix. The material of the ceramic matrix consisted of cordierite, mullite, alpha-alumina, or mixtures thereof. The particle size of the matrix material did not exceed 70 μm (200 mesh). The dispersed material had a specific surface area of at least 40 m 2 / g and a crystallite size of not more than 0.5 μm and consisted of transition metal sulfides or mixtures thereof, porous oxides based on aluminum oxides, zirconium, spinel based on magnesium aluminate, silicon oxide, zeolite titanium oxide or mixtures thereof, as well as mixtures thereof with metal sulfides.

Недостатком известных катализаторов и носителей является использование кремнийсодержащих соединений, которые существенно снижают устойчивость монолитов к спеканию из-за относительно низкой температуры плавления, по сравнению с оксидом алюминия [Краткий справочник химика, Л.: Химия, 1978]. Сульфиды металлов при высокотемпературном спекании окисляются, что существенно снижает прочность контакта между частицами. Для многих процессов, протекающих при высоких температурах, реакция осуществляется в диффузионной области, поэтому очень высокая удельная поверхность не требуется. Гораздо важнее, чтобы данные катализатора были устойчивы к термоударам и, по возможности, имели повышенную теплопроводность для уменьшения вероятности локальных перегревов. Такие свойства имеют композитные материалы.A disadvantage of the known catalysts and carriers is the use of silicon-containing compounds, which significantly reduce the resistance of monoliths to sintering due to the relatively low melting point, compared with aluminum oxide [Quick reference chemist, L .: Chemistry, 1978]. During high-temperature sintering, metal sulfides are oxidized, which significantly reduces the contact strength between particles. For many processes occurring at high temperatures, the reaction is carried out in the diffusion region, so a very high specific surface area is not required. It is much more important that the catalyst data are resistant to thermal shock and, if possible, have increased thermal conductivity to reduce the likelihood of local overheating. Composite materials have such properties.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому эффекту является блочный сотовый катализатор для получения синтез-газа путем селективного каталитического окисления углеводородов на основе смешанных оксидов со структурой перовскита M1B1-уMy Oz и/или флюорита M 1 x M 2 1-х Oz, где М - элемент 8 группы (Pt, Rh, Ir), М1 - редкоземельный элемент (La, Се, Nd) или щелочноземельный (Са, Sr), М2 - элемент IV b группы (Zr, Hf), В - переходный элемент (Ni, Co), являющегося сложным композитом, содержащим компоненты с ультранизким коэффициентом термического расширения [Пат. РФ 2204434, B 01 J 23/40, С 01 В 3/26, 20.05.2003]. При температуре 600-800°С и времени контакта 0,1-0,4 сек достигают высокие конверсии метана и селективность по синтез-газу. Однако катализатор представляет собой керамический композит, в котором активный компонент не входит непосредственно в матрицу, образующую сотовую структуру. Кроме того, композит получается методом экструзии, что приводит к наличию механических напряжений и снижению термической и механической устойчивости катализатора.The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a block honeycomb catalyst for producing synthesis gas by selective catalytic oxidation of hydrocarbons based on mixed oxides with perovskite structure M 1 B 1-y M y O z and / or fluorite M one x M 2 1 x O z , where M is an element of group 8 (Pt, Rh, Ir), M 1 is a rare earth element (La, Ce, Nd) or alkaline earth (Ca, Sr), M 2 is an element of group IV b of a group (Zr, Hf), B is a transition element (Ni, Co), which is a complex composite containing components with an ultra-low coefficient of thermal expansion [Pat. RF 2204434, B 01 J 23/40, C 01 B 3/26, 05.20.2003]. At a temperature of 600-800 ° C and a contact time of 0.1-0.4 seconds, high methane conversions and synthesis gas selectivity are achieved. However, the catalyst is a ceramic composite in which the active component does not directly enter the matrix forming a honeycomb structure. In addition, the composite is obtained by extrusion, which leads to the presence of mechanical stresses and a decrease in the thermal and mechanical stability of the catalyst.

Изобретение решает задачу создания термостабильного пористого блочного катализатора сотовой структуры, имеющего достаточно высокую удельную и геометрическую поверхности, устойчивого к локальным перегревам и термоударам для получения синтез-газа, эффективного при малых временах контакта как в реакциях селективного каталитического окисления углеводородов кислородом, так и в паровой и углекислотной конверсии углеводородов, и процесса получения синтез-газа с использованием этого катализатора.The invention solves the problem of creating a thermostable porous block catalyst of a honeycomb structure having a sufficiently high specific and geometric surface, resistant to local overheating and thermal shock to produce synthesis gas, effective for short contact times both in the reactions of selective catalytic oxidation of hydrocarbons with oxygen and in steam and carbon dioxide conversion of hydrocarbons, and the process of producing synthesis gas using this catalyst.

Задача решается катализатором получения синтез-газа путем каталитического превращения смеси, содержащей углеводород или смесь углеводородов и кислородсодержащего компонента, который является сложным композитом, содержащим оксид алюминия и оксиды редкоземельных и/или переходных металлов, сложный композит представляет собой керамическую матрицу и материал, состоящий из грубодисперсных частиц или агрегатов частиц, диспергированных по всей матрице, при этом катализатор имеет систему параллельных и/или пересекающихся каналов, диспергированный материал представляет собой оксиды металлов, и/или их смеси, и/или металлы, или их сплавы, и/или карбиды металлов, и/или их смесь по составу и структуре отличные от матрицы, содержание диспергированного материала составляет 0,5-70 мас.%. Диспергированный материал может иметь размеры частиц от 1 до 250 мкм. Катализатор может иметь в центре отверстие, отличающееся от каналов размерами и формой.The problem is solved by a catalyst for producing synthesis gas by catalytic conversion of a mixture containing a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing component, which is a composite composite containing aluminum oxide and oxides of rare-earth and / or transition metals, the composite composite is a ceramic matrix and a material consisting of coarse particles particles or aggregates of particles dispersed throughout the matrix, while the catalyst has a system of parallel and / or intersecting channels, dispersion The material is metal oxides, and / or their mixtures, and / or metals, or their alloys, and / or metal carbides, and / or their mixture, different in composition and structure from the matrix, the content of the dispersed material is 0.5-70 wt.%. The dispersed material may have a particle size of from 1 to 250 microns. The catalyst may have a hole in the center that differs from the channels in size and shape.

Использование матрицы, не содержащей низкоплавкие соединения, позволяет сохранить высокую пористость и после перегревов. Наличие крупнодисперсного диспергированного материала, в том числе металлов или карбидов металлов, позволяет снижать механические и термические напряжения при локальных перегревах за счет увеличения теплоемкости композита и армирующих свойств крупной фракции. Система пересекающихся каналов увеличивает геометрическую поверхность катализатора и способствует увеличению его активности. Кроме того, для прочного закрепления катализатора в корпусе возможно использование блока с отверстием в центре с большим диаметром, чем сотовые каналы, достаточным для того, чтобы прочно закрепить полученный катализатор в корпусе.The use of a matrix that does not contain low melting compounds allows one to maintain high porosity even after overheating. The presence of coarse dispersed material, including metals or metal carbides, can reduce mechanical and thermal stresses during local overheating by increasing the heat capacity of the composite and the reinforcing properties of the coarse fraction. The system of intersecting channels increases the geometric surface of the catalyst and contributes to an increase in its activity. In addition, to firmly fix the catalyst in the housing, it is possible to use a block with a hole in the center with a larger diameter than the cellular channels, sufficient to firmly fix the resulting catalyst in the housing.

Особенности строения предлагаемого катализатора обуславливают особенности способа его приготовления.The structural features of the proposed catalyst determine the features of the method of its preparation.

Задача решается также способом приготовления катализатора получения синтез-газа путем каталитического превращения смеси, содержащей углеводород или смесь углеводородов и кислородсодержащего компонента, включающим получение гомогенной массы, содержащей спекаемый материал керамической матрицы и диспергированный материал, формование массы в нужную форму, термообработку сформованной массы при температуре, достаточной для спекания материала матрицы, в качестве материала керамической матрицы используют порошки, содержащие металлический алюминий, гомогенной массой пропитывают волокнистые и/или тканевые материалы, образующие в теле монолита при спекании систему параллельных и/или пересекающихся каналов, перед термообработкой сформованную массу предварительно обрабатывают в гидротермальных условиях. В качестве диспергированного материала используют порошкообразные оксиды металлов, и/или порошкообразные металлы, и/или их сплавы, и/или карбиды металлов, и/или их смесь, при этом содержание диспергированного материала составляет 0,5-70 мас.%.The problem is also solved by the method of preparing a catalyst for producing synthesis gas by catalytic conversion of a mixture containing a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing component, including obtaining a homogeneous mass containing sintered ceramic matrix material and dispersed material, molding the mass into the desired shape, heat treatment of the molded mass at a temperature sufficient for sintering the matrix material, powders containing metallic aluminum, impregnated with a homogeneous mass of fibrous and / or fabric materials, forming in the monolithic body during sintering a system of parallel and / or intersecting channels, before heat treatment the molded mass is pre-treated under hydrothermal conditions. As the dispersed material, powdered metal oxides and / or powdered metals and / or their alloys and / or metal carbides and / or their mixture are used, and the content of the dispersed material is 0.5-70 wt.%.

Способ приготовления катализатора сотовой структуры по предлагаемому изобретению включает:A method of preparing a catalyst of a honeycomb structure according to the invention includes:

1) использование в качестве материала для керамической матрицы порошкообразного алюминия или порошков на основе оксидов или гидроксидов алюминия с добавками порошкообразного алюминия;1) the use as a material for a ceramic matrix of powdered aluminum or powders based on aluminum oxides or hydroxides with the addition of powdered aluminum;

2) использование в качестве дополнительного материала порошкообразных частиц крупного размера 1-250 мкм, которые выполняют армирующие функции, а применение металлов и карбидов улучшает теплофизические свойства носителей;2) the use as an additional material of powder particles of large size 1-250 microns, which perform reinforcing functions, and the use of metals and carbides improves the thermophysical properties of the carriers;

3) получение гомогенной массы путем смешения и пропитку этой гомогенной массой волокнистых или тканевых материалов, выгорающих при высокотемпературной обработке на воздухе;3) obtaining a homogeneous mass by mixing and impregnating this homogeneous mass of fibrous or fabric materials that burn out during high-temperature processing in air;

4) загрузку гомогенной массы с выгораемыми материалами в пресс-форму, проницаемую для газообразных веществ;4) loading a homogeneous mass with burnable materials into a mold permeable to gaseous substances;

5) обработку гомогенной массы в гидротермальных условиях перед прокаливанием на воздухе.5) processing a homogeneous mass in hydrothermal conditions before calcining in air.

Алюминиевый порошок, взаимодействуя с водой, окисляется с образованием гидроксидов, что приводит к увеличению объема твердого тела и самозапрессовке гомогенной массы в механически прочный монолит. При прокаливании происходит терморазложение гидроксидов алюминия с формированием высокопористой матрицы оксида алюминия, а также доокисление металлического алюминия с образованием вытянутых оксидных частиц, которые наряду с крупньми частицами (1-250 мкм) армируют пористую матрицу и увеличивают ее устойчивость к термоударам. Кроме этого, выгорающие волокна после термообработки на воздухе формируют сквозные параллельные каналы в теле монолита с шероховатьми стенками. Выгорающие материалы после термообработки на воздухе формируют систему каналов.Aluminum powder, interacting with water, oxidizes with the formation of hydroxides, which leads to an increase in the volume of the solid and self-pressing of a homogeneous mass into a mechanically strong monolith. During calcination, thermal decomposition of aluminum hydroxides occurs with the formation of a highly porous matrix of aluminum oxide, as well as the oxidation of aluminum metal with the formation of elongated oxide particles, which along with large particles (1-250 μm) reinforce the porous matrix and increase its resistance to thermal shock. In addition, burnable fibers after heat treatment in air form through parallel channels in the body of a monolith with rough walls. Burning materials after heat treatment in air form a system of channels.

Следует отметить, что метод приготовления катализатора, включающий использование порошкообразного алюминия, смешанного с порошкообразньми нелетучими компонентами, с последующей обработкой водяным паром известен [Пат. РФ 2059427, B 01 J 23//75, 06.01.1993; пат. РФ 21322231, B 01 J 37/02, 14.10.1998]. Однако данный метод не предполагает использование добавок, выгорающих на воздухе. Это не позволяет изготавливать сотовые структуры.It should be noted that the method of preparation of the catalyst, including the use of powdered aluminum mixed with powdered non-volatile components, followed by steam treatment is known [Pat. RF 2059427, B 01 J 23 // 75, 01/06/1993; US Pat. RF 21322231, B 01 J 37/02, 10/14/1998]. However, this method does not involve the use of additives that burn in the air. This does not allow the manufacture of honeycomb structures.

В качестве оксидов в предлагаемом изобретении могут быть использованы простые и/или смешанные оксиды переходных и редкоземельных элементов. В качестве металлов, сплавов и карбидов используют в основном металлы 4 периода. Средний размер частиц металлов, сплавов и карбидов металлов определяют из данных по удельной поверхности и истинной плотности порошков. Средний размер агрегатов частиц оксидов определяют методом Коултера. В ряде случаев размер частиц определяют методом рассева. Удельную поверхность определяют методом БЭТ [А.П.Карнаухов. Адсорбция. Текстура, дисперсность и пористость материалов. Новосибирск, Наука, 1999].As the oxides in the present invention can be used simple and / or mixed oxides of transition and rare earth elements. As metals, alloys and carbides, mainly metals of 4 periods are used. The average particle size of metals, alloys and metal carbides is determined from data on the specific surface and the true density of the powders. The average aggregate size of the oxide particles is determined by the Coulter method. In some cases, the particle size is determined by sieving. The specific surface is determined by the BET method [A.P. Karnaukhov. Adsorption. Texture, dispersion and porosity of materials. Novosibirsk, Science, 1999].

Задача решается также способом получения синтез-газа путем каталитического превращения смеси, содержащей углеводород или смесь углеводородов и кислородсодержащего компонента с использованием описанного выше катализатора, который является сложным композитом, содержащим оксид алюминия, оксиды редкоземельных и/или переходных металлов. Сложный композит представляет собой керамическую матрицу и материал, состоящий из грубодисперсных частиц или агрегатов частиц, диспергированный по всей матрице, при этом катализатор включает систему параллельных и/или пересекающихся каналов, диспергированный материал представляет собой оксиды редкоземельных, и/или переходных металлов, и/или их смеси, и/или металлы, или их сплавы, и/или карбиды металлов 4-го периода Периодической таблицы, и/или их смесь по составу и структуре отличные от матрицы, содержание диспергированного материала составляет 0,5-70 мас.%. Диспергированный материал может иметь размеры частиц от 1 до 250 мкм. Катализатор может иметь в центре отверстие, отличающееся от каналов размерами и формой.The problem is also solved by the method of producing synthesis gas by catalytic conversion of a mixture containing a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing component using the catalyst described above, which is a composite composite containing aluminum oxide, rare earth and / or transition metal oxides. The composite is a ceramic matrix and a material consisting of coarse particles or particle aggregates dispersed throughout the matrix, the catalyst comprising a system of parallel and / or intersecting channels, the dispersed material is an oxide of rare earth and / or transition metals, and / or mixtures thereof, and / or metals, or their alloys, and / or carbides of metals of the 4th period of the Periodic table, and / or their mixture are different in composition and structure from the matrix, the content of the dispersed material is makes up 0.5-70 wt.%. The dispersed material may have a particle size of from 1 to 250 microns. The catalyst may have a hole in the center that differs from the channels in size and shape.

Процесс получения синтез-газа проводят в проточном реакторе в автотермическом режиме при температуре 550-1100°С, вариации времени контакта и состава реакционной смеси. Реакционную смесь, содержащую природный газ или пары жидкого углеводорода, например октана, бензина и в некоторых примерах пары воды в воздухе перед входом в реактор нагревают. На входе и выходе из реактора для предотвращения теплопотерь помещают экраны - блоки из корунда. В процессе запуска и работы катализатора контролируют температуру газа на входе в реактор, температуру каталитического блока на входе, температуру на выходе блока. Продукты реакции анализируют хроматографически. Эффективность работы катализатора характеризуют температурой запуска реакции, величиной степени превращения метана и количеством полученного синтез-газ, выраженного в объемных процентах и характеризующего селективность по синтез-газу. Состав исходной реакционной смеси и продукты реакции анализируют хроматографически.The synthesis gas production process is carried out in a flow reactor in an autothermal mode at a temperature of 550-1100 ° C, variation of the contact time and the composition of the reaction mixture. The reaction mixture containing natural gas or liquid hydrocarbon vapors such as octane, gasoline and, in some examples, water vapors in the air are heated before entering the reactor. At the inlet and outlet of the reactor to prevent heat loss are placed screens - blocks of corundum. During the start-up and operation of the catalyst, the gas temperature at the inlet to the reactor, the temperature of the catalytic unit at the inlet, and the temperature at the outlet of the unit are controlled. The reaction products are analyzed chromatographically. The efficiency of the catalyst is characterized by the reaction start temperature, the degree of methane conversion and the amount of synthesis gas obtained, expressed in volume percent and characterizing the synthesis gas selectivity. The composition of the initial reaction mixture and reaction products are analyzed chromatographically.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется, но не ограничивается следующими примерами.The invention is illustrated, but not limited to the following examples.

Пример 1. Порошок алюминия смешивают с диспергированным материалом - смешанным оксидом LaNiО3+x со структурой перовскита, имеющим средний размер агрегатов частиц около 15 мкм, но с широким интервалом распределения размеров от 1 до 25 мкм. Полученный порошок смешивают с раствором глицерина в воде. Полученной суспензией смачивают хлопчатобумажную ткань в виде ленты, поверх которой размещают хлопчатобумажные нити толщиной 1 мм параллельно друг другу и перпендикулярно длине ленты. Затем ленту сворачивают в цилиндрическое тело, которое закладывают в формовочное устройство и помещают в автоклав. В автоклаве формовочное устройство обрабатывают паром, в результате чего часть порошкообразного алюминия окисляется, и порошок схватывается в монолит. После автоклавирования формовочное устройство сушат и прокаливают до температуры не менее 1000°С, в результате чего оставшаяся часть алюминия доокисляется, а органические материалы выгорают с образованием каналов. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 5 м2/г. Число параллельных каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 56 см-2. Расстояние между пересекающимися каналами составляет 0,5 мм. Содержание диспергированного материала составляет 22 мас.%. Полученный катализатор испытывают в реакции селективного окисления природного газа в синтез-газ. Активность приведена в таблице.Example 1. Aluminum powder is mixed with a dispersed material — mixed LaNiО 3 + x oxide with a perovskite structure having an average particle aggregate size of about 15 μm, but with a wide size distribution range from 1 to 25 μm. The resulting powder is mixed with a solution of glycerol in water. The resulting suspension is wetted with a cotton cloth in the form of a tape, on top of which cotton threads 1 mm thick are placed parallel to each other and perpendicular to the length of the tape. Then the tape is rolled into a cylindrical body, which is laid in a molding device and placed in an autoclave. In an autoclave, the molding device is steamed, as a result of which part of the aluminum powder is oxidized, and the powder sets in a monolith. After autoclaving, the molding device is dried and calcined to a temperature of at least 1000 ° C, as a result of which the remaining part of aluminum is oxidized, and organic materials burn out with the formation of channels. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 5 m 2 / g. The number of parallel channels per unit of the geometric surface of the end plane is 56 cm -2 . The distance between the intersecting channels is 0.5 mm. The content of the dispersed material is 22 wt.%. The resulting catalyst is tested in a reaction of selective oxidation of natural gas to synthesis gas. Activity is shown in the table.

Пример 2. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок СеО2 со структурой С-полуторных оксидов, имеющий средний размер агрегатов частиц 7 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 10 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Расстояние между пересекающимися каналами составляет 5 мм. Содержание диспергированного материала составляет 26 мас.%.Example 2. Similar to example 1. It is characterized in that a CeO 2 powder with a C-sesquioxide structure having an average particle aggregate size of 7 μm is used as a dispersed material. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 10 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The distance between the intersecting channels is 5 mm. The content of the dispersed material is 26 wt.%.

Пример 3. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошкообразный никель (фракция 100-250 мкм), а к алюминиевому порошку добавлен порошкообразный гидроксид алюминия. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 3 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 0,5 мас.%. Полученный катализатор испытывают как в примере 1.Example 3. Similar to example 1. It is characterized in that powdered nickel (fraction 100-250 μm) is used as the dispersed material, and powdered aluminum hydroxide is added to the aluminum powder. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 3 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The content of the dispersed material is 0.5 wt.%. The resulting catalyst is tested as in example 1.

Пример 4. Аналогичен примеру 3. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошкообразный сплав Fe-Cr-Al, имеющий средний размер частиц 5 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность. Число параллельных каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 35 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 70 мас.%.Example 4. Similar to example 3. It is characterized in that a powdered Fe-Cr-Al alloy having an average particle size of 5 μm is used as a dispersed material. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area. The number of parallel channels per unit of the geometric surface of the end plane is 35 cm -2 . The content of the dispersed material is 70 wt.%.

Пример 5. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок твердого раствора на основе оксидов La, Ce, Zr, имеющим средний размер агрегатов частиц 8 мкм, а также порошкообразный сплав Ni-Cr, имеющий средний размер частиц 60 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 12 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 230 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 26 мас.% твердого раствора на основе оксидов La, Ce, Zr и 9 мас.% сплава Ni-Cr. Полученный катализатор испытывают как в примере 1.Example 5. Similar to example 1. It is characterized in that as a dispersed material, a solid solution powder based on La, Ce, Zr oxides having an average particle aggregate size of 8 μm and a Ni-Cr powder alloy having an average particle size of 60 μm are used . The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 12 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 230 cm -2 . The content of the dispersed material is 26 wt.% Solid solution based on oxides of La, Ce, Zr and 9 wt.% Alloy Ni-Cr. The resulting catalyst is tested as in example 1.

Пример 6. Аналогичен примеру 3. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок TiC, имеющего средний размер частиц 3 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 2 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 20 мас.%. Полученный катализатор испытывают как в примере 1.Example 6. Similar to example 3. It is characterized in that TiC powder having an average particle size of 3 μm is used as a dispersed material. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 2 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The content of the dispersed material is 20 wt.%. The resulting catalyst is tested as in example 1.

Пример 7. Аналогичен примеру 5. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок TiC аналогично примеру 6 и порошок СеО2 аналогично примеру 2. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 9 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Содержание диспергированного материала составляет, мас.%: 12 TiC и 8 СеО2.Example 7. Similar to example 5. It is characterized in that TiC powder is used as a dispersed material as in Example 6 and CeO 2 powder is as in Example 2. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 9 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The content of the dispersed material is, wt.%: 12 TiC and 8 CeO 2 .

Пример 8. Аналогичен примеру 7. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала дополнительно используют порошкообразный сплав NiCr, имеющим средний размер частиц 60 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 4 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 230 см-2. Содержание диспергированного материала составляет, мас.%: 12 TiC; 8 СеО2; 6 NiCr.Example 8. Similar to example 7. It is characterized in that as a dispersed material, a powdery NiCr alloy with an average particle size of 60 μm is additionally used. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 4 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 230 cm -2 . The content of the dispersed material is, wt.%: 12 TiC; 8 CeO 2 ; 6 NiCr.

Полученные монолитные катализаторы показывают высокую эффективность в реакции получения синтез-газа и высокую устойчивость к термоударам.The obtained monolithic catalysts show high efficiency in the synthesis gas production reaction and high resistance to thermal shock.

Таким образом, как видно из представленных выше примеров, предлагаемое изобретение решает определенную техническую задачу устойчивости к термоударам при достаточно высокой удельной поверхности и активности катализаторов.Thus, as can be seen from the above examples, the present invention solves a certain technical problem of resistance to thermal shock at a sufficiently high specific surface area and activity of the catalysts.

Таблица.Table. ПримерExample Температура зажигания °СIgnition Temperature ° C Время контакта, сек.Contact time, sec. X метана, %X methane,% Содержание СО+Н2, об.%The content of CO + H 2 , vol.% 11 530530 0.080.08 8888 4646 33 700700 0.110.11 8080 4545 55 720720 0.1310.131 7878 3535 66 670670 0.0850.085 5454 30thirty

Claims (4)

1. Катализатор получения синтез-газа путем каталитического превращения смеси, содержащей углеводород или смесь углеводородов и кислородсодержащий компонент, который является сложным композитом, содержащим оксид алюминия, оксиды редкоземельных и/или переходных металлов, отличающийся тем, что сложный композит включает в себя керамическую матрицу на основе оксида алюминия и материал, диспергированный по всей матрице, диспергированный материал содержит оксиды редкоземельных и/или переходных металлов, и/или их смесь, и/или металлы, или их сплавы, и/или карбиды металлов 4-го периода Периодической таблицы, и/или их смесь в виде частиц или агрегатов частиц с размером 1-250 мкм, при содержании диспергированного материала 0,5-70,0 мас.%, при этом катализатор имеет систему параллельных и/или пересекающихся каналов,1. The catalyst for producing synthesis gas by catalytic conversion of a mixture containing a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing component, which is a composite composite containing aluminum oxide, rare earth and / or transition metal oxides, characterized in that the composite composite includes a ceramic matrix based on alumina and material dispersed throughout the matrix, the dispersed material contains rare earth and / or transition metal oxides, and / or a mixture thereof, and / or metals, or floats and / or carbides of metals of the 4th period of the Periodic Table, and / or their mixture in the form of particles or particle aggregates with a size of 1-250 microns, with a content of dispersed material of 0.5-70.0 wt.%, while the catalyst has a system of parallel and / or intersecting channels, 2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он может иметь в центре отверстие, отличающееся от каналов размерами и формой.2. The catalyst according to claim 1, characterized in that it can have a hole in the center that differs from the channels in size and shape. 3. Способ приготовления катализатора получения синтез-газа путем каталитического превращения смеси, содержащей углеводород или смесь углеводородов и кислородсодержащий компонент, включающий получение гомогенной массы, содержащей спекаемый материал керамической матрицы и диспергированный материал, формование массы в нужную форму, термообработку сформованной массы при температуре, достаточной для спекания материала матрицы, отличающийся тем, что в качестве материала керамической матрицы используют порошок, содержащий металлический алюминий или порошок на основе оксидов или гидроксидов алюминия и металлического алюминия, гомогенной массой пропитывают волокнистые и/или тканевые материалы, образующие в теле монолита при спекании систему параллельных и/или пересекающихся каналов, перед термообработкой сформованную массу предварительно обрабатывают в гидротермальных условиях, в качестве диспергированного материала используют оксиды редкоземельных и/или переходных металлов, и/или их смесь, и/или металлы, или их сплавы, и/или карбиды металлов 4-го периода Периодической таблицы, и/или их смесь в виде частиц или агрегатов частиц с размером 1-250 мкм, содержание диспергированного материала составляет 0,5-70,0 мас.%.3. A method of preparing a catalyst for producing synthesis gas by catalytic conversion of a mixture containing a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing component, including obtaining a homogeneous mass containing sintered ceramic matrix material and dispersed material, molding the mass into the desired shape, heat treatment of the molded mass at a temperature sufficient for sintering the matrix material, characterized in that as the material of the ceramic matrix using a powder containing metal aluminum or a powder based on oxides or hydroxides of aluminum and metallic aluminum impregnate fibrous and / or fabric materials with a homogeneous mass, forming a system of parallel and / or intersecting channels in the monolithic body during sintering; before heat treatment, the molded mass is pre-treated under hydrothermal conditions as dispersed of the material, oxides of rare-earth and / or transition metals, and / or their mixture, and / or metals, or their alloys, and / or carbides of metals of the 4th period are used Periodically th table, and / or a mixture thereof in the form of particles or aggregates of particles with a size of 1-250 micrometers, the content of the dispersed material is 0,5-70,0 wt.%. 4. Способ получения синтез-газа путем каталитического превращения смеси, содержащей углеводород или смесь углеводородов и кислородсодержащий компонент, с использованием катализатора, который является сложным композитом, содержащим оксид алюминия, оксиды редкоземельных и/или переходных металлов, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии катализатора по любому из пп.1-3.4. A method of producing synthesis gas by catalytic conversion of a mixture containing a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing component using a catalyst, which is a composite composite containing aluminum oxide, rare earth and / or transition metal oxides, characterized in that the process is carried out in the presence of catalyst according to any one of claims 1 to 3.
RU2003130310/04A 2003-10-13 2003-10-13 Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method RU2244589C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003130310/04A RU2244589C1 (en) 2003-10-13 2003-10-13 Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003130310/04A RU2244589C1 (en) 2003-10-13 2003-10-13 Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2244589C1 true RU2244589C1 (en) 2005-01-20

Family

ID=34978038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003130310/04A RU2244589C1 (en) 2003-10-13 2003-10-13 Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244589C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015076696A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-28 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Method for preparing refractory alloy-based polymetallic oxide catalysts for the partial oxidation of hydrocarbons into synthesis gas

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015076696A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-28 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Method for preparing refractory alloy-based polymetallic oxide catalysts for the partial oxidation of hydrocarbons into synthesis gas
US9346039B2 (en) 2013-11-19 2016-05-24 Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'yu, “Gazokhim Tekhno” Method for preparing refractory alloy-based polymetallic oxide catalysts for the partial oxidation of hydrocarbons into synthesis gas
EA024461B1 (en) * 2013-11-19 2016-09-30 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Method for preparing refractory alloy-based polymetallic oxide catalysts for the partial oxidation of hydrocarbons into synthesis gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4906176A (en) High temperature stable catalyst, process for preparing same, and process for conducting chemical reaction using same
EP0968958B1 (en) Reformer
Carty et al. Monolithic ceramics and heterogeneous catalysts: honeycombs and foams
JP4768619B2 (en) Oxidation process using microchannel technology and novel catalyst useful therefor
US7214331B2 (en) Catalyst configuration and methods for syngas production
KR100981517B1 (en) Article for carbon monoxide removal
EP1885492B1 (en) Selective oxidation catalyst containing platinum, copper and iron to remove carbon monoxide from a hydrogen-rich gas
JP4833435B2 (en) Hydrothermal catalytic steam reforming of hydrocarbons
US20020009407A1 (en) Reticulated ceramic foam catalysts for synthesis gas production
JP3999557B2 (en) Catalyst for partial oxidation of hydrocarbon and method for producing hydrogen-containing gas using the catalyst
GB2536530A (en) Catalyst manufacturing method
AU2003203604A1 (en) Metal catalyst and method of preparation and use
JPH09187649A (en) Catalytic combustion method including consecutive plural catalytic zone
US5057482A (en) Catalytic composite for purifying exhaust gases and a method for preparing the same
RU2204434C2 (en) Catalyst and a method for production of hydrogen/carbon monoxide mixture
RU2292237C1 (en) Catalyst, method for preparation thereof, and synthetic gas production process
KR101365787B1 (en) Process conditions for pt-re bimetallic water gas shift catalysts
JPH06182201A (en) Catalyst stable at high temperature, its preparation, and method for effecting chemical reaction using this catalyst
JPH0824844B2 (en) Combustion catalyst stable at high temperature, preparation method thereof, and method of carrying out chemical reaction using the catalyst
CA2382236A1 (en) A catalyst and process for removing carbon monoxide from a reformate gas
RU2491118C1 (en) Method of making catalyst for production of synthesis gas, catalyst thus made and method of producing synthesis gas with its application
US5171728A (en) Catalyst for oxidizing carbon-containing compounds and method for the production of the same
RU2244589C1 (en) Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method
RU2248932C1 (en) Catalyst (options), method for preparation thereof (options) and synthesis gas generation method (option)
JP2004066170A (en) Monolithic fuel reforming catalyst, and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101014