RU2325219C1 - Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence - Google Patents
Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325219C1 RU2325219C1 RU2006129565/15A RU2006129565A RU2325219C1 RU 2325219 C1 RU2325219 C1 RU 2325219C1 RU 2006129565/15 A RU2006129565/15 A RU 2006129565/15A RU 2006129565 A RU2006129565 A RU 2006129565A RU 2325219 C1 RU2325219 C1 RU 2325219C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- mgo
- synthesis gas
- porous ceramic
- methane
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области переработки углеводородного сырья и CO2 в синтез-газ, а именно к углекислотному риформингу метана (УРМ).The present invention relates to the field of processing hydrocarbon feedstocks and CO 2 into synthesis gas, namely to carbon dioxide reforming of methane (URM).
В настоящее время природный газ является основным источником получения водорода и синтез-газа, которые в промышленности получают в различных модификациях энергоемких процессов паровой конверсии метана. Другой важной проблемой сегодняшнего дня является необходимость включения диоксида углерода в цикл важных процессов. Эта проблема вызвана гигантской эмиссией СО2 как результат техногенной деятельности, ведущей к необратимой потере органических депозитов планеты.Currently, natural gas is the main source of hydrogen and synthesis gas, which in industry receive in various modifications of energy-intensive processes of steam methane conversion. Another important issue today is the need to include carbon dioxide in the cycle of important processes. This problem is caused by the gigantic emission of CO 2 as a result of technogenic activity leading to the irreversible loss of the planet's organic deposits.
Основная топливная схема переработки метана в жидкие углеводороды с использованием синтез-газа связана с процессами синтеза метанола, диметилового эфира и Фишера-Тропша.The main fuel scheme for the conversion of methane to liquid hydrocarbons using synthesis gas is associated with the synthesis of methanol, dimethyl ether and Fischer-Tropsch.
Существует три метода окислительной конверсии метана в синтез-газ:There are three methods for the oxidative conversion of methane to synthesis gas:
паровая конверсияsteam conversion
парциальное окисление кислородомpartial oxygenation
углекислотная конверсияcarbon dioxide conversion
В промышленности используется практически лишь метод паровой конверсии метана, протекающий согласно уравнению (1). Реакцию проводят на нанесенном Ni-катализаторе при высокой температуре (700-900°С). Помимо энергоемкости существенным недостатком этого процесса является низкая стабильность катализатора по отношению к закоксовыванию.In industry, practically only the methane vapor conversion method is used, proceeding according to equation (1). The reaction is carried out on a supported Ni catalyst at a high temperature (700-900 ° C). In addition to energy intensity, a significant disadvantage of this process is the low stability of the catalyst with respect to coking.
Что касается реакции парциального окисления метана кислородом согласно уравнению (2), то на ее основе фирмой «Shell» был разработан технологический процесс в некаталитическом варианте при очень высоких температурах (1100-1300°С), реализованный на небольшом заводе в Малайзии. По последним сведениям, из-за аварии этот завод сейчас не работает (О.В.Крылов «Углекислотная конверсия метана в синтез-газ»).As for the partial oxidation of methane by oxygen according to equation (2), Shell based it developed a technological process in a non-catalytic version at very high temperatures (1100-1300 ° C), implemented in a small plant in Malaysia. According to the latest information, this plant is not working right now due to an accident (O.V. Krylov “Carbon Dioxide Conversion of Methane to Syngas”).
Способ получения синтез-газа путем углекислотной конверсии метана, протекающий по реакции (3), пока находится в стадии лабораторных и пилотных испытаний (О.В.Крылов «Углекислотная конверсия метана в синтез-газ»). Однако с перспективой развития этого подхода связана возможность существенного расширения сырьевых ресурсов и значительного возврата СО2 в органические продукты, в том числе в топливо.A method of producing synthesis gas by means of carbon dioxide conversion of methane, proceeding according to reaction (3), is still in the stage of laboratory and pilot tests (O.V. Krylov “Carbon dioxide conversion of methane into synthesis gas”). However, with the prospect of developing this approach, the possibility of a significant expansion of raw materials and a significant return of CO 2 to organic products, including fuel, is associated.
Углекислотному риформингу метана (УРМ) посвящено много работ, в основном описывающих процессы в традиционных проточных реакторах с насыпным катализатором, в которых высокие конверсии по реагентам достигаются за счет высоких температур (800-1100°С).Carbon dioxide reforming of methane (URM) has been the subject of many works, mainly describing processes in traditional flow reactors with a bulk catalyst, in which high conversion of the reactants is achieved due to high temperatures (800-1100 ° С).
Диспропорционирование метана с образованием углеродных отложений при таких условиях очень высоко, что приводит к отравлению большинства катализаторов, в связи с чем возникает необходимость в регулярной их регенерации.The disproportionation of methane with the formation of carbon deposits under such conditions is very high, which leads to poisoning of most catalysts, which necessitates their regular regeneration.
Проведение УРМ в присутствии катализаторов на основе благородных металлов (Pt, Pd) позволяет снизить температуру процесса в среднем на 200 градусов и уменьшить коксообразование, но их высокая стоимость делает процесс экономически невыгодным.Carrying out URM in the presence of catalysts based on noble metals (Pt, Pd) can reduce the process temperature by an average of 200 degrees and reduce coke formation, but their high cost makes the process economically disadvantageous.
Анализ патентной литературы по комплексной переработке сопутствующих газов, содержащих метан и СО2, показал, что известны мембранные способы УРМ, в которых используют плотные мембраны, обладающие так называемой кислородной проводимостью и изготовленные на основе сложных оксидов, главным образом, перовскитной структуры.An analysis of the patent literature on the complex processing of associated gases containing methane and CO 2 showed that URM membrane methods are known that use dense membranes with the so-called oxygen conductivity and made on the basis of complex oxides, mainly of perovskite structure.
Так, в патенте СА 2420337 А1 и US 6492290 B1 переработку сопутствующего газа проводят окислением метана на ионопроводящих мембранах.So, in patent CA 2420337 A1 and US 6492290 B1 processing of associated gas is carried out by oxidation of methane on ion-conducting membranes.
Однако производительность описанных процессов весьма невысокая. Кроме того, в силу твердофазной диффузии решеточного кислорода материал мембраны подвергается механическому разрушению.However, the performance of the described processes is very low. In addition, due to the solid-phase diffusion of lattice oxygen, the membrane material undergoes mechanical destruction.
В этой связи одним из перспективных и новых подходов к решению вопросов переработки природного и сопутствующих газов можно рассматривать процессы, базирующиеся на пористых каталитических мембранах, представляющих собой ансамбль микрореакторов.In this regard, one of the promising and new approaches to solving the processing of natural and associated gases can be considered processes based on porous catalytic membranes, which are an ensemble of microreactors.
Работ, посвященных УРМ в синтез-газ на пористых мембранах в научно-технической и патентной литературе, не найдено.No works on the URM in synthesis gas on porous membranes have been found in the scientific, technical and patent literature.
Традиционным решением УРМ в синтез-газ является процесс, осуществляемый в проточном реакторе при температуре 1073 К, давлении 1 атм, на насыпной каталитической системе Ni/Al2O3. В этих условиях удается достичь конверсии метана и СО2 около 96%, при соотношении Н2/СО порядка 0,96. Существенным недостатком данного процесса является быстрая дезактивация катализатора из-за высокой доли процессов коксообразования.The traditional solution of URM in synthesis gas is a process carried out in a flow reactor at a temperature of 1073 K, a pressure of 1 atm, on a bulk catalyst system Ni / Al 2 O 3 . Under these conditions, it is possible to achieve a conversion of methane and CO 2 of about 96%, with a H 2 / CO ratio of about 0.96. A significant drawback of this process is the rapid deactivation of the catalyst due to the high proportion of coke formation processes.
Задача изобретения заключается в создании каталитических систем на базе пористых мембран, которые будут активны в способе получения синтез-газа путем углекислотного риформинга метана.The objective of the invention is to create catalytic systems based on porous membranes that will be active in the method of producing synthesis gas by carbon dioxide reforming of methane.
Для решения поставленной задачи предложен пористый керамический каталитический модуль, представляющий собой продукт термического синтеза уплотненной методом вибропрессования высокодисперсной экзотермической смеси никеля и алюминия, содержащий (в мас.%) никель 55,93-96,31, алюминий 3,69-44,07.To solve this problem, a porous ceramic catalytic module is proposed, which is a thermal synthesis product of a highly dispersed exothermic mixture of nickel and aluminum densified by vibrocompression, containing (in wt.%) Nickel 55.93-96.31, aluminum 3.69-44.07.
Пористый керамический каталитический модуль может содержать карбид титана в количестве 20 мас.% по отношению к массе модуля.The porous ceramic catalytic module may contain titanium carbide in an amount of 20 wt.% With respect to the weight of the module.
Для увеличения активности каталитической системы в процессе получения синтез-газа пористый керамический каталитический модуль может содержать каталитическое покрытие, включающее La и MgO или Се и MgO, или La, Се и MgO, или ZrO2, Y2O3 и MgO, или Pt и MgO, или W2O5 и MgO в количестве 0,002-6 мас.% по отношению к массе модуля.To increase the activity of the catalyst system in the synthesis gas production process, the porous ceramic catalyst module may comprise a catalytic coating comprising La and MgO or Ce and MgO, or La, Ce and MgO, or ZrO 2 , Y 2 O 3 and MgO, or Pt and MgO, or W 2 O 5 and MgO in an amount of 0.002-6 wt.% In relation to the weight of the module.
Также для решения поставленной задачи предложен способ получения синтез-газа путем конверсии смеси метана и углекислого газа, в котором конверсию ведут при температуре 450-700°С и давлении 1-10 атм в фильтрационном режиме на предложенном пористом керамическом каталитическом модуле при скорости подачи смеси метана и углекислого газа через модуль, равной 500-5000 л/дм3·ч, причем соотношение метана к углекислому газу в исходной смеси составляет от 0,5 до 1,5.Also, to solve this problem, a method for producing synthesis gas by converting a mixture of methane and carbon dioxide, in which the conversion is carried out at a temperature of 450-700 ° C and a pressure of 1-10 atm in the filtration mode using the proposed porous ceramic catalytic module at a methane mixture feed rate, is proposed and carbon dioxide through a module equal to 500-5000 l / dm 3 · h, and the ratio of methane to carbon dioxide in the initial mixture is from 0.5 to 1.5.
Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, но никоим образом не ограничивают его область.The following examples illustrate the present invention, but in no way limit its scope.
Приготовление каталитических системCatalytic System Preparation
Пример 1. Приготовление образца Ni12AlExample 1. Preparation of a sample of Ni 12 Al
Пористый керамический каталитический модуль готовят из уплотненной методом вибропрессования высокодисперсной экзотермической смеси никеля и алюминия, включающей 96,31 мас.% никеля и 3,69 мас.%. алюминия. Приготовленную смесь помещают в вакуумную печь, вакуумируют до остаточного давления 1,5-10-3 Па, поднимают температуру до начала самовоспламенения смеси, выдерживают при этой температуре, а затем образец охлаждают.The porous ceramic catalytic module is prepared from a highly dispersed exothermic mixture of nickel and aluminum, compacted by vibrocompression, including 96.31 wt.% Nickel and 3.69 wt.%. aluminum. The prepared mixture is placed in a vacuum oven, vacuum to a residual pressure of 1.5-10 -3 Pa, the temperature is raised until the mixture begins to self-ignite, maintained at this temperature, and then the sample is cooled.
Пример 2. Приготовление образца Ni7Al12 Example 2. Preparation of a sample of Ni 7 Al 12
Пористый модуль готовят аналогично примеру 1 из уплотненной методом вибропрессования высокодисперсной экзотермической смеси, включающей 55,93 мас.% никеля и 44,07 мас.%. алюминия.The porous module is prepared analogously to example 1 from a highly dispersed exothermic mixture compacted by vibrocompression, comprising 55.93 wt.% Nickel and 44.07 wt.%. aluminum.
Пример 3. Приготовление образца, TiC 20% мас. + 80% мас. Ni6Al5 Example 3. Sample preparation, TiC 20% wt. + 80% wt. Ni 6 Al 5
Пористый керамический каталитический модуль готовят аналогично примеру 1 из уплотненной методом вибропрессования высокодисперсной экзотермической смеси, включающей 57,84 масс.% никеля, 22,16 мас.% алюминия, 15,98 мас.% титана, 4,02 мас.% углерода.The porous ceramic catalytic module is prepared analogously to example 1 from a highly dispersed exothermic mixture sealed by vibropressing, including 57.84 wt.% Nickel, 22.16 wt.% Aluminum, 15.98 wt.% Titanium, 4.02 wt.% Carbon.
Пример 4. Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие La и MgOExample 4. Preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing the applied catalytic coating of La and MgO
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят лантан, взятый в количестве 0,02 мас.% и оксид магния, взятый в количестве 5,98 мас.% по отношению к массе модуля.On the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2, lanthanum, taken in an amount of 0.02 wt.% And magnesium oxide, taken in an amount of 5.98 wt.% Relative to the weight of the module, is applied.
Дополнительный каталитический слой металлооксидов формируют во внутреннем объеме каналов пористого модуля на основе органических растворов металлокомплексных предшественников в толуоле, взятых в заданных количествах, для получения оксидов заданного состава, которые после нанесения просушивают в вакууме и прокаливают при 500-600°С.An additional catalytic layer of metal oxides is formed in the internal volume of the channels of the porous module based on organic solutions of metal complex precursors in toluene, taken in predetermined quantities, to obtain oxides of a given composition, which, after application, are dried in vacuum and calcined at 500-600 ° С.
Пример 5. Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие Се и MgOExample 5. Preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing deposited catalytic coating of Ce and MgO
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят церий, взятый в количестве 0,02 мас.% и оксид магния, взятый в количестве 5,98 мас.% по отношению к массе модуля. Нанесение каталитического покрытия осуществляется аналогично примеру 4.Cerium taken in an amount of 0.02 wt.% And magnesium oxide taken in an amount of 5.98 wt.% With respect to the weight of the module are applied to the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2. The application of the catalytic coating is carried out analogously to example 4.
Пример 6. Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие La, Ce и MgOExample 6. Preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing a supported catalytic coating of La, Ce and MgO
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят лантан, взятый в количестве 0,02 мас.%, церий, взятый в количестве 0,002 мас.% и оксид магния, взятый в количестве 6 мас.% по отношению к массе модуля. Нанесение каталитического покрытия осуществляется аналогично примеру 4.On the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2, lanthanum, taken in an amount of 0.02 wt.%, Cerium, taken in an amount of 0.002 wt.%, And magnesium oxide, taken in an amount of 6 wt.% Relative to the weight of the module, are applied . The application of the catalytic coating is carried out analogously to example 4.
Пример 7. Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие La, Ce и Al2О3 Example 7. The preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing the applied catalytic coating of La, Ce and Al 2 About 3
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят лантан, взятый в количестве 0,02 мас.%, церий, взятый в количестве 0,002 мас.% и оксид алюминия, взятый в количестве 6 мас.% по отношению к массе модуля. Нанесение каталитического покрытия осуществляется аналогично примеру 4.On the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2, lanthanum taken in an amount of 0.02 wt.%, Cerium taken in an amount of 0.002 wt.% And alumina taken in an amount of 6 wt.% With respect to the weight of the module are applied . The application of the catalytic coating is carried out analogously to example 4.
Пример 8. Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие ZrO2,Y2O3 и MgOExample 8. The preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing the applied catalytic coating ZrO 2 , Y 2 O 3 and MgO
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят оксид циркония, взятый в количестве 0,02 мас.%, оксид иттрия, взятый в количестве 0,002 мас.% и оксид магния, взятый в количестве 6 мас.% по отношению к массе модуля. Нанесение каталитического покрытия осуществляется аналогично примеру 4.Zirconium oxide, taken in an amount of 0.02 wt.%, Yttrium oxide, taken in an amount of 0.002 wt.% And magnesium oxide, taken in an amount of 6 wt.%, Are applied to the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2 mass of the module. The application of the catalytic coating is carried out analogously to example 4.
Пример 9.Example 9
Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие Pt и MgO.Preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing a supported catalytic coating of Pt and MgO.
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят платину, взятую в количестве 0,012 мас.%, и оксид магния, взятый в количестве 6 мас.% по отношению к массе модуля. Нанесение каталитического покрытия проводят аналогично примеру 4.Platinum taken in an amount of 0.012 wt.% And magnesium oxide taken in an amount of 6 wt.% With respect to the weight of the module are applied to the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2. The catalytic coating is carried out analogously to example 4.
Пример 10. Приготовление образца Ni7Al12, содержащего нанесенное каталитическое покрытие W2O5 и MgO.Example 10. The preparation of a sample of Ni 7 Al 12 containing the applied catalytic coating W 2 O 5 and MgO.
На внутреннюю поверхность каналов пористого модуля, полученного по примеру 2, наносят оксид вольфрама V, взятый в количестве 0,02 мас.%, и оксид магния, взятый в количестве 6 мас.% по отношению к массе модуля. Нанесение каталитического покрытия проводят аналогично примеру 4.Tungsten oxide V, taken in an amount of 0.02 wt.%, And magnesium oxide, taken in an amount of 6 wt.% With respect to the weight of the module, are applied to the inner surface of the channels of the porous module obtained in Example 2. The catalytic coating is carried out analogously to example 4.
Получение синтез-газа путем углекислотной конверсии метанаProduction of synthesis gas by carbon dioxide methane conversion
Пример 11 (образец TiC 20% + 80% Ni6Al5)Example 11 (sample TiC 20% + 80% Ni 6 Al 5 )
Углекислотную конверсию метана проводят при температуре 600°С и давлении 3 атм в фильтрационном режиме на пористом керамическом каталитическом модуле, приготовленном по примеру 3 и закрепленном в объеме реактора, при скорости подачи исходной газовой смеси через модуль 3000 л/дм3·ч, причем соотношение СН4/СО2 в смеси составляет 0,75.Carbon dioxide conversion of methane is carried out at a temperature of 600 ° C and a pressure of 3 atm in the filtration mode on a porous ceramic catalytic module prepared in accordance with Example 3 and fixed in the reactor volume, at a feed rate of the initial gas mixture through the module of 3000 l / dm 3 · h, the ratio CH 4 / CO 2 in the mixture is 0.75.
Превращенную газовую смесь выводят с внешней поверхности пористого керамического модуля из реактора и направляют на анализирующие приборы. Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 44,58 и 19,39% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,72, производительность по синтез-газу - 1811,22 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 42%.The transformed gas mixture is removed from the outer surface of the porous ceramic module from the reactor and sent to analyzers. The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 44.58 and 19.39%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.72, and the synthesis gas productivity is 1811 , 22 l / dm 3 modules · h, coke formation 42%.
Пример 12 (образец Ni12Al)Example 12 (sample Ni 12 Al)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 1.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11 with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 1.
Определяют концентрацию компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 29,67 и 16,69% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,33, производительность по синтез-газу - 1335,15 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 25%.Determine the concentration of the components of the gas mixture at the outlet of the reactor and calculate the CH 4 and CO 2 conversions, which are 29.67 and 16.69%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.33, the synthesis gas productivity is 1335 , 15 l / dm 3 modules · h, coke formation 25%.
Пример 13 (образец Ni7Al12)Example 13 (sample Ni 7 Al 12 )
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11, за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 2.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11, with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 2.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 35 и 25,2% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,04, производительность по синтез-газу - 1764 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 4%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 35 and 25.2%, respectively, the composition of the synthesis gas H 2 / CO is 1.04, and the synthesis gas productivity is 1764 l / dm 3 modules · h, coke formation 4%.
Пример 14 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие La и MgO)Example 14 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of La and MgO)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11, за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 4.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11, with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 4.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 42 и 24,26% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,3, производительность по синтез-газу - 1911,60 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 23%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of СН 4 and СО 2 are calculated, which are 42 and 24.26%, respectively, the composition of the synthesis gas Н 2 / СО - 1.3, the production rate for synthesis gas - 1911.60 l / dm 3 modules · h, coke formation 23%.
Пример 15 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие Се и MgO)Example 15 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of Ce and MgO)
Проводят углекислотную конверсию метана, аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 5.Carbon dioxide conversion of methane is carried out, similarly to example 11, with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 5.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 39 и 23,99% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,22, производительность по синтез-газу - 1825,2 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 18%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 39 and 23.99%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.22, the synthesis gas productivity is 1825.2 l / dm 3 modules · h, coke formation 18%.
Пример 16 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие La, Се и MgO)Example 16 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of La, Ce and MgO)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 6.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11 with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 6.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии CH4 и СО2, которые составляют 60 и 42,44% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,06, производительность по синтез-газу - 2997,77 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 5,7%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 60 and 42.44%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.06, and the synthesis gas productivity is 2997.77 l / dm 3 modules · h, coke formation 5.7%.
Пример 17 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие La, Се и MgO гранулированный)Example 17 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of La, Ce and MgO granular)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 6 и гранулирован.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11 with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 6 and granulated.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии CH4 и СО2, которые составляют 42,95 и 19,97% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,61, производительность по синтез-газу - 1789,17 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 38%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 42.95 and 19.97%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.61, and the synthesis gas productivity is 1789 , 17 l / dm 3 modules · h, coke formation 38%.
Пример 18 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие La, Се и Al2О3)Example 18 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of La, Ce and Al 2 About 3 )
Проводят углекислотную конверсию метана, аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 7.Carbon dioxide conversion of methane is carried out, analogously to example 11, with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 7.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии CH4 и СО2, которые составляют 72 и 27,54% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,96, производительность по синтез-газу - 2795,66 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 49%.Determine the concentration of the components of the gas mixture at the outlet of the reactor and calculate the conversions of CH 4 and CO 2 , which are 72 and 27.54%, respectively, the composition of the synthesis gas H 2 / CO - 1.96, the productivity of synthesis gas - 2795.66 l / dm 3 modules · h, coke formation 49%.
Пример 19 (образец Ni7Al12,содержащий каталитическое покрытие ZrO2, Y2O3 и MgO)Example 19 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of ZrO 2 , Y 2 O 3 and MgO)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 8.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11 with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 8.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 90 и 13,84% соответственно, состав синтез-газа H2/СО - 4,88, производительность по синтез-газу - 2788,71 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 79,5%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 90 and 13.84%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 4.88, the synthesis gas productivity is 2788.71 l / dm 3 modules · h, coke production 79.5%.
Пример 20 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие Pt и MgO)Example 20 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of Pt and MgO)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 9.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11 with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 9.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 58 и 41,33% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,05, производительность по синтез-газу - 2908,29 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 5%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 58 and 41.33%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.05, and the synthesis gas productivity is 2908.29 l / dm 3 modules · h, coke formation 5%.
Пример 21 (образец Ni7Al12, содержащий каталитическое покрытие W2O5 и MgO)Example 21 (sample Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of W 2 O 5 and MgO)
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 11 за тем лишь исключением, что пористый керамический модуль приготовлен по примеру 10.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 11 with the exception that the porous ceramic module was prepared according to example 10.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и CO2, которые составляют CH4 и CO2 58,5 и 41,68% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,05, производительность по синтез-газу - 2933,36 л/дм3 модуля·ч, коксообразование 5%.Determine the concentration of the components of the gas mixture at the outlet of the reactor and calculate the conversions of CH 4 and CO 2 , which are CH 4 and CO 2 58.5 and 41.68%, respectively, the composition of the synthesis gas H 2 / CO - 1.05, productivity synthesis gas - 2933.36 l / dm 3 modules · h, coke formation 5%.
Пример 22Example 22
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 16 при температуре 450°С. Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 10,31 и 7,5% соответственно, производительность по синтез-газу - 522,28 л/дм3 модуля·ч, состав синтез-газа Н2/СО - 1,03, коксообразование - 3%.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 16 at a temperature of 450 ° C. Determine the concentration of the components of the gas mixture at the outlet of the reactor and calculate the conversions of CH 4 and CO 2 , which are 10.31 and 7.5%, respectively, the productivity of synthesis gas is 522.28 l / dm 3 module · h, the composition of the synthesis gas Н 2 / СО - 1.03, coke formation - 3%.
Пример 23Example 23
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 16 при температуре 700°С. Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 67 и 36,18% соответственно, производительность по синтез-газу - 2963,31 л/дм3 модуля·ч, состав синтез-газа Н2/СО - 1,39, коксообразование - 28%.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 16 at a temperature of 700 ° C. Determine the concentration of the components of the gas mixture at the outlet of the reactor and calculate the conversions of CH 4 and CO 2 , which are 67 and 36.18%, respectively, the production of synthesis gas - 2963.31 l / dm 3 module · h, the composition of the synthesis gas N 2 / СО - 1.39, coke formation - 28%.
Пример 24Example 24
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 16 при объемной скорости подачи реакционной смеси через модуль 500 л/дм3·ч.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 16 at a volumetric feed rate of the reaction mixture through a module of 500 l / dm 3 · h.
Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии CH4 и СО2, которые составляют 58 и 27,31% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,59, производительность по синтез-газу - 404,65 л/дм3 модуля·ч, коксообразование - 37,21%.The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 58 and 27.31%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.59, and the synthesis gas productivity is 404.65 l / dm 3 modules · h, coke formation - 37.21%.
Пример 25Example 25
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 16 при объемной скорости подачи реакционной смеси 5000 л/дм3·ч. Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 50 и 36,38% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,03, производительность по синтез-газу - 4221,43 л/дм3 модуля·ч, коксообразование - 3%.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 16 at a volumetric feed rate of the reaction mixture of 5000 l / dm 3 · h. The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of CH 4 and CO 2 are calculated, which are 50 and 36.38%, respectively, the composition of the synthesis gas H 2 / CO is 1.03, and the synthesis gas productivity is 4221.43 l / dm 3 modules · h, coke formation - 3%.
Пример 26Example 26
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 16, за тем лишь исключением, что соотношение метана и углекислого газа в исходной газовой смеси составляет 1,5. Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии CH4 и СО2, которые составляют 31,4 и 90% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,92, производительность по синтез-газу - 1716,02 л/дм3 модуля·ч, коксообразование - 48%.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 16, with the exception that the ratio of methane and carbon dioxide in the feed gas mixture is 1.5. Determine the concentrations of the components of the gas mixture at the outlet of the reactor and calculate the CH 4 and CO 2 conversions, which are 31.4 and 90%, respectively, the composition of the H 2 / CO synthesis gas is 1.92, and the synthesis gas productivity is 1716.02 l / dm 3 modules · h, coke formation - 48%.
Пример 27Example 27
Проводят углекислотную конверсию метана аналогично примеру 16, за тем лишь исключением, что соотношение метана и углекислого газа в исходной газовой смеси составляет 0,5. Определяют концентрации компонентов газовой смеси на выходе из реактора и рассчитывают конверсии СН4 и СО2, которые составляют 48,5 и 22,8% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,06, производительность по синтез-газу - 1881,80 л/дм3 модуля·ч, коксообразование - 6%.Carbon dioxide conversion of methane is carried out analogously to example 16, with the only exception that the ratio of methane and carbon dioxide in the feed gas mixture is 0.5. The concentrations of the components of the gas mixture are determined at the outlet of the reactor and the conversions of СН 4 and СО 2 are calculated, which are 48.5 and 22.8%, respectively, the composition of the synthesis gas Н 2 / СО - 1.06, the synthesis gas productivity - 1881 , 80 l / dm 3 modules · h, coke formation - 6%.
Анализ приведенных примеров показывает, что наилучшие результаты достигнуты при проведении конверсии смеси метана и углекислотного газа при температуре 600°С на пористом керамическом каталитическом модуле состава Ni7Al12, содержащего каталитическое покрытие La, Се и MgO, при скорости подачи смеси метана и углекислого газа, взятых в соотношении 0,75 через модуль 3000 л/дм3·ч, согласно которой производительность по синтез-газу составляет 2997,77 л/дм3 модуля·ч, конверсии СН4 и СО2 60 и 42,44% соответственно, состав синтез-газа Н2/СО - 1,06, коксообразование не более 6%.An analysis of the above examples shows that the best results were achieved by converting a mixture of methane and carbon dioxide at a temperature of 600 ° C on a porous ceramic catalytic module of composition Ni 7 Al 12 containing a catalytic coating of La, Ce and MgO, at a feed rate of a mixture of methane and carbon dioxide taken in a ratio of 0.75 through a module of 3000 l / dm 3 · h, according to which the synthesis gas productivity is 2997.77 l / dm 3 of a module · h, CH 4 and СО 2 conversions are 60 and 42.44%, respectively the synthesis gas of H 2 / CO - 1.06, coking not more than 6%.
Таким образом, предложенный способ позволит существенным образом уменьшить габариты установки, снизить количество потребляемого катализатора и привести к существенному упрощению технологии УРМ в целом. При этом реализация процесса осуществляется при существенно более низких температурах (на 200-400°С ниже по сравнению с показателями этих процессов, реализуемых в традиционных проточных реакторах при селективности в образовании синтез-газа, приближающейся к 99%.), что, в свою очередь, позволит снизить энергозатраты и обеспечить эффективную переработку СН4 и СО2 в ценное сырье, альтернативное нефтяному.Thus, the proposed method will significantly reduce the dimensions of the installation, reduce the amount of consumed catalyst and lead to a significant simplification of the URM technology as a whole. Moreover, the process is carried out at significantly lower temperatures (200-400 ° C lower than the performance of these processes implemented in traditional flow reactors with selectivity in the formation of synthesis gas approaching 99%.), Which, in turn, , will reduce energy costs and ensure efficient processing of CH 4 and CO 2 into valuable raw materials, alternative to petroleum.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129565/15A RU2325219C1 (en) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129565/15A RU2325219C1 (en) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006129565A RU2006129565A (en) | 2008-02-20 |
| RU2325219C1 true RU2325219C1 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=39266951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129565/15A RU2325219C1 (en) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2325219C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012112065A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | "Крено Инвест Са" | Method and device for generating synthesis gas |
| RU2506119C2 (en) * | 2012-05-04 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Porous ceramic catalytic module and method of processing fischer-tropsh process waste products by said module |
| RU2635609C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-11-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Integrated membrane-catalytic reactor and method of joint producing synthesis gas and ultra-pure hydrogen |
| RU2638350C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Integrated membrane-catalytic reactor and coproduction method of synthesis gas and ultrapure hydrogen |
| RU2750322C1 (en) * | 2020-09-17 | 2021-06-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Method for producing porous ceramic catalytic converter and method for producing styrene using it |
| RU2750423C1 (en) * | 2020-09-17 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | METHOD FOR PRODUCING POROUS CERAMIC CATALYTIC CONVERTER AND METHOD FOR PRODUCTION OF α-METHYLSTYRENE WITH ITS USE |
-
2006
- 2006-08-15 RU RU2006129565/15A patent/RU2325219C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012112065A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | "Крено Инвест Са" | Method and device for generating synthesis gas |
| RU2506119C2 (en) * | 2012-05-04 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Porous ceramic catalytic module and method of processing fischer-tropsh process waste products by said module |
| RU2635609C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-11-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Integrated membrane-catalytic reactor and method of joint producing synthesis gas and ultra-pure hydrogen |
| RU2638350C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Integrated membrane-catalytic reactor and coproduction method of synthesis gas and ultrapure hydrogen |
| RU2750322C1 (en) * | 2020-09-17 | 2021-06-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Method for producing porous ceramic catalytic converter and method for producing styrene using it |
| RU2750423C1 (en) * | 2020-09-17 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | METHOD FOR PRODUCING POROUS CERAMIC CATALYTIC CONVERTER AND METHOD FOR PRODUCTION OF α-METHYLSTYRENE WITH ITS USE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006129565A (en) | 2008-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bagherzadeh et al. | Plasma-enhanced comparative hydrothermal and coprecipitation preparation of CuO/ZnO/Al2O3 nanocatalyst used in hydrogen production via methanol steam reforming | |
| AU767267B2 (en) | Nickel-rhodium based catalysts and process for preparing synthesis gas | |
| Wu et al. | Revealing the synergistic effects of Rh and substituted La2B2O7 (B= Zr or Ti) for preserving the reactivity of catalyst in dry reforming of methane | |
| RU2126376C1 (en) | Process of partial catalytic oxidation of natural gas, process of synthesis of methanol and process of fischer- tropsch syntheses | |
| JP4812993B2 (en) | Method and catalyst structure for steam reforming hydrocarbons | |
| US6616909B1 (en) | Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions | |
| Ricca et al. | Innovative catalyst design for methane steam reforming intensification | |
| Liao et al. | Hydrogen production in microreactor using porous SiC ceramic with a pore-in-pore hierarchical structure as catalyst support | |
| RU2325219C1 (en) | Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence | |
| JP2007515362A (en) | Oxidation process using microchannel technology and novel catalyst useful therefor | |
| Palma et al. | Novel structured catalysts configuration for intensification of steam reforming of methane | |
| Tuna et al. | Biogas steam reformer for hydrogen production: Evaluation of the reformer prototype and catalysts | |
| Hou et al. | Hydrogen production from oxidative steam reforming of ethanol over Ir/CeO2 catalysts in a micro-channel reactor | |
| Lim et al. | Reaction of primary and secondary products in a membrane reactor: studies of ethanol steam reforming with a silica–alumina composite membrane | |
| KR101365787B1 (en) | Process conditions for pt-re bimetallic water gas shift catalysts | |
| AU2004241941B2 (en) | Oxidation process using microchannel technology and novel catalyst useful in same | |
| Rogozhnikov et al. | Rh/θ-Al2O3/FeCrAlloy wire mesh composite catalyst for partial oxidation of natural gas | |
| RU2446010C2 (en) | Method of producing hydrogen via direct decomposition of natural gas and lpg | |
| KR100858924B1 (en) | Supported catalyst for producing hydrogen gas by steam reforming reaction of liquefied natural gas, method for preparing the supported catalyst and method for producing hydrogen gas using the supported catalyst | |
| RU2292237C1 (en) | Catalyst, method for preparation thereof, and synthetic gas production process | |
| US8092716B2 (en) | Process for the preparation of a catalytic specie using electro-deposition | |
| Lv et al. | Chemical looping partial oxidation (CLPO) of toluene on LaFeO3 perovskites for tunable syngas production | |
| Choi et al. | Durability tests of Rh/Al-Ce-Zr catalysts coated on NiCrAl metal foam for ATR of dodecane at high temperature | |
| Dossumov et al. | Oxidation of methane over polyoxide catalysts | |
| RU2414954C1 (en) | Porous catalytic membrane and method of producing hydrogen-containing gas in its presence |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200816 |