RU2483799C2 - Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion - Google Patents

Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion Download PDF

Info

Publication number
RU2483799C2
RU2483799C2 RU2010152787/04A RU2010152787A RU2483799C2 RU 2483799 C2 RU2483799 C2 RU 2483799C2 RU 2010152787/04 A RU2010152787/04 A RU 2010152787/04A RU 2010152787 A RU2010152787 A RU 2010152787A RU 2483799 C2 RU2483799 C2 RU 2483799C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
nickel
carrier
oxide carrier
methane
Prior art date
Application number
RU2010152787/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марк Вениаминович Цодиков
Сергей Сергеевич Курдюмов
Ольга Владимировна Бухтенко
Татьяна Николаевна Жданова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2010152787/04A priority Critical patent/RU2483799C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2483799C2 publication Critical patent/RU2483799C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to method of catalyst production. Produced catalyst comprises oxide carrier composed of complex spinel, i.e. Mg [Al, Fe]2O4 and active component, i.e. nickel. Proposed method comprises calcination of modified carrier. It differs from known processes in that oxide carrier surface is, first, impregnated with the solution of cerium or lanthanum salts or mix thereof taken in amount of 5.0-10.0 wt % per oxide carrier. Then, nickel is applied to calcine at 500°C so that catalyst containing 10 wt % of nickel is obtained. Note here that prior to impregnation said oxide carrier is subjected to hydrothermal treatment at partial pressure of steam equal to 1.8-2.0 MPa and gradual increase in reaction zone temperature to 800-900°C at heating rate of 10 degree/min.
EFFECT: higher resistance to coke formation and mechanical strength.
4 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения катализатора, применяемого для процессов конверсии углеводородного сырья в водород и водородсодержащие газы.The invention relates to a method for producing a catalyst used for the conversion of hydrocarbons into hydrogen and hydrogen-containing gases.

В настоящее время большая часть крупномасштабного производства водорода и водородсодержащих газов основана на конверсии углеводородов и прежде всего природного газа. При этом основным технологическим процессом является каталитическая паровая конверсия. Технологически метод хорошо разработан и позволяет проводить процесс при высоких давлениях и температурах.Currently, most of the large-scale production of hydrogen and hydrogen-containing gases is based on the conversion of hydrocarbons and, above all, natural gas. In this case, the main technological process is catalytic steam conversion. Technologically, the method is well developed and allows the process to be carried out at high pressures and temperatures.

Дальнейшее повышение экономической эффективности агрегатов получения водорода возможно по двум основным направлениям: увеличение производительности катализатора и снижение отношения пар/углерод. Работа в таких режимах требует применения катализаторов, сочетающих высокую активность и стойкость к зауглероживанию.A further increase in the economic efficiency of hydrogen production units is possible in two main directions: an increase in catalyst productivity and a decrease in the vapor / carbon ratio. Work in such modes requires the use of catalysts combining high activity and resistance to carbonization.

Учитывая эти требования, продолжаются поиски каталитических композиций, различающихся структурообразующими добавками, промоторами в активном компоненте и природой самого активного компонента.Given these requirements, the search for catalytic compositions that differ in structure-forming additives, promoters in the active component and the nature of the active component itself continues.

В [1] (SU №743716, 06.03.1980) описан способ приготовления катализатора путем пропитки оксида алюминия растворами азотнокислых солей с последующей сушкой и прокалкой при 900-1000°С катализаторной массы. С целью повышения активности и устойчивости к зауглероживанию катализатор дополнительно пропитывают 5-10% раствором гидроксида калия.In [1] (SU No. 743716, 03/06/1980) a method for the preparation of a catalyst by impregnating alumina with solutions of nitrate salts, followed by drying and calcination of a catalyst mass at 900-1000 ° C, is described. In order to increase activity and resistance to carburization, the catalyst is additionally impregnated with a 5-10% potassium hydroxide solution.

Введение щелочных металлов в состав катализатора позволяет сдерживать реакции образования углерода, но вследствие их летучести в условиях парового риформинга это положительное воздействие падает со временем, а также может неблагоприятно отразиться на течении процесса.The introduction of alkali metals into the catalyst makes it possible to inhibit carbon formation reactions, but due to their volatility under conditions of steam reforming, this positive effect decreases with time and can also adversely affect the course of the process.

Известен катализатор паровой конверсии метана [2] (US №7.767.619, 03.08.2010), носителем которого является алюминат кальция, на который наносится до 30% активного компонента (Ni, Co, Pt и др.) и до 35% промотора (La, Ce, Y и др.).A known catalyst for methane steam conversion [2] (US No. 7.767.619, 08/03/2010), the carrier of which is calcium aluminate, on which up to 30% of the active component (Ni, Co, Pt, etc.) and up to 35% of the promoter ( La, Ce, Y, etc.).

Приготавливают катализатор смешением гидроксида алюминия с цементом, водой и графитом. Приготовленную смесь таблетируют, автоклавируют в течение 10 часов и затем прокаливают 8 часов при температуре 400°С. Далее носитель пропитывают раствором La(NO3)3 или Се(NO3)3 и прокаливают в течение 5 часов при температуре 1250-1350°С.The catalyst is prepared by mixing aluminum hydroxide with cement, water and graphite. The prepared mixture is tabletted, autoclaved for 10 hours and then calcined for 8 hours at a temperature of 400 ° C. Next, the carrier is impregnated with a solution of La (NO 3 ) 3 or Ce (NO 3 ) 3 and calcined for 5 hours at a temperature of 1250-1350 ° C.

Испытания катализатора при низкой температуре (538°С) показали высокую сопротивляемость его отложениям углерода.Tests of the catalyst at low temperature (538 ° C) showed high resistance to its carbon deposits.

К недостаткам способа можно отнести многостадийность приготовления и высокую температуру прокалки готового катализатора. Использование различных алюминатов кальция повышает устойчивость катализаторов к образованию никелевой шпинели, накопление и кристаллизация которой являются одной из основных причин дезактивации катализаторов. Недостатком является снижение термостойкости по мере увеличения концентрации алюминатов кальция в носителе.The disadvantages of the method include multi-stage preparation and the high temperature of calcination of the finished catalyst. The use of various calcium aluminates increases the stability of the catalysts to the formation of nickel spinel, the accumulation and crystallization of which are one of the main causes of catalyst deactivation. The disadvantage is the decrease in heat resistance with increasing concentration of calcium aluminates in the carrier.

Достаточно большую группу составляют катализаторы, в которых в качестве активного компонента используют благородные металлы (Ag, Pt, Pd, Au).A rather large group consists of catalysts in which noble metals (Ag, Pt, Pd, Au) are used as the active component.

Так в [3] (US №4.060.498, 29.11.1977) описан способ приготовления катализатора, согласно которому для подавления отложения углерода на нем при работе с низкими отношениями Н2O/С в качестве активного компонента используют серебро.So in [3] (US No. 4.060.498, 11.29.1977) a catalyst preparation method was described, according to which silver is used as the active component to suppress carbon deposition on it when working with low H 2 O / C ratios.

В [4] (US №6.958.310, 25.10.2005) и в [5] (WO 02066371, 29.08.2002) описан способ получения катализатора, где для тех же целей используют в качестве активного элемента платину, палладий, иридий.In [4] (US No. 6.958.310, 10.25.2005) and in [5] (WO 02066371, 08/29/2002) a method for producing a catalyst is described where platinum, palladium, and iridium are used as the active element.

В [6] (US №5.997.835, 07.12.1999) описан процесс каталитического парового риформинга без образования углерода на Ni-содержащем катализаторе, включающем в качестве промотора 0,01-10,0% золота. Катализатор готовят пропиткой носителя растворами нитрата никеля и тетрааминонитрата золота. После сушки частиц катализатора его загружают в реактор и активируют при 350-400°С в среде водорода.In [6] (US No. 5.997.835, 12/07/1999), the process of catalytic steam reforming without carbon formation on a Ni-containing catalyst, including 0.01-10.0% gold, was described as a promoter. The catalyst is prepared by impregnating the support with solutions of nickel nitrate and gold tetraaminonitrate. After drying the catalyst particles, it is loaded into the reactor and activated at 350-400 ° C in a hydrogen medium.

К недостаткам этих катализаторов можно отнести их высокую стоимость.The disadvantages of these catalysts include their high cost.

Известен способ [7] (US №5.679.614, 21.10.1997), согласно которому приготовление катализатора состоит из следующих ступеней:The known method [7] (US No. 5.679.614, 10.21.1997), according to which the preparation of the catalyst consists of the following steps:

а) приготовление носителя катализатора смешением оксидов 65% γ-Al2O3, 5% La2O3 и 10% MgO с последующей прокалкой при 700-800°С в течение 6 часов;a) the preparation of the catalyst carrier by mixing oxides of 65% γ-Al 2 O 3 , 5% La 2 O 3 and 10% MgO, followed by calcination at 700-800 ° C for 6 hours;

б) пропитка носителя растворами азотнокислых солей Cr и Ni;b) impregnation of the carrier with solutions of nitric salts of Cr and Ni;

в) добавление в смесь 1 N раствора азотной кислоты, формовка гранул катализатора и прокалка последнего при температуре 800°С в течение 6 часов.c) adding a 1 N solution of nitric acid to the mixture, molding the catalyst granules and calcining the latter at a temperature of 800 ° C for 6 hours.

Конечный состав полученного катализатора - 15% Ni, 10% MgO, 5% Cr, 5% La, 65% Al2O3.The final composition of the obtained catalyst is 15% Ni, 10% MgO, 5% Cr, 5% La, 65% Al 2 O 3 .

Катализатор, по оценке авторов, имеет высокую активность и механическую прочность в условиях паровой конверсии парафиновых углеводородов и высокую сопротивляемость отложениям углерода.The catalyst, according to the authors, has high activity and mechanical strength in the conditions of steam conversion of paraffin hydrocarbons and high resistance to carbon deposits.

К недостаткам способа можно отнести его многостадийность и высокую температуру прокалки полученных гранул катализатора.The disadvantages of the method include its multi-stage and high temperature calcination of the obtained catalyst granules.

В [8] (US №5.268.346, 07.12.1993) носитель для катализатора готовят смешением водных растворов Ce(NO3)3 и Al(NO3)3 с 2 N раствором NH4OH. Отфильтрованный осадок сушат при 120°С в течение 24 часов и затем прокаливают при температуре 800°С в течение 3 часов.In [8] (US No. 5.268.346, December 7, 1993), a catalyst support was prepared by mixing aqueous solutions of Ce (NO 3 ) 3 and Al (NO 3 ) 3 with a 2 N solution of NH 4 OH. The filtered precipitate was dried at 120 ° C for 24 hours and then calcined at 800 ° C for 3 hours.

Полученный носитель пропитывают водным раствором хлорида рутения, сушат и восстанавливают водородом при температуре 700°С в течение 3 часов. Катализатор показал хорошую сопротивляемость отложению углерода при проведении парового риформинга при температуре 600°С.The resulting carrier is impregnated with an aqueous solution of ruthenium chloride, dried and reduced with hydrogen at a temperature of 700 ° C for 3 hours. The catalyst showed good resistance to carbon deposition during steam reforming at a temperature of 600 ° C.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являются способ получения катализатора паровой конверсии метансодержащих углеводородов, описанный в [9] RU №2375114, 10.12.2009, согласно которому разработан способ приготовления катализатора на основе смешанного оксида со структурой шпинели, полученной из вермикулитовой руды. Носитель получают путем травления вермикулита разбавленной соляной кислотой (5-7%-ный раствор) при 50-70°С с последующим отделением раствора травления и обработки его 2 N раствором NaOH. При травлении вермикулита в кислотный раствор переходит до 60% мас. (в расчете на исходный вермикулит) неэмпирических включений ионов алюминия, магния и железа. При обработке щелочью эти ионы выделяются в виде осадка, который формуют в гранулы и затем прокаливают их при температуре 850°С в течение 2 часов. Никель в количестве 10% мас. вводят в катализатор методом пропитки с использованием Ni(NO3)2·6H2O.The closest technical solution to the proposed one is a method for producing a steam reforming catalyst for methane-containing hydrocarbons described in [9] RU No. 2375114, 12/10/2009, according to which a method for preparing a catalyst based on a mixed oxide with a spinel structure obtained from vermiculite ore is developed. The carrier is obtained by etching vermiculite with dilute hydrochloric acid (5-7% solution) at 50-70 ° C, followed by separation of the etching solution and processing it with 2 N NaOH solution. When etching vermiculite in an acidic solution passes up to 60% wt. (based on initial vermiculite) non-empirical inclusions of aluminum, magnesium and iron ions. When treated with alkali, these ions are released in the form of a precipitate, which is formed into granules and then calcined at a temperature of 850 ° C for 2 hours. Nickel in an amount of 10% wt. introduced into the catalyst by impregnation using Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O.

Получают катализатор, содержащий носитель в виде сложной шпинели типа Mg[Al,Fe]2O4 при массовом соотношении оксидов магния, железа и алюминия, равном 1:0,6:1, и никель.Get the catalyst containing the carrier in the form of a complex spinel type Mg [Al, Fe] 2 O 4 when the mass ratio of oxides of magnesium, iron and aluminum, equal to 1: 0.6: 1, and Nickel.

В присутствии полученного таким образом катализатора конверсия метана достигает равновесного значения в первые два часа работы при температуре процесса 800°С. Однако при 600°С содержание углеродистых отложений в течение испытания составило 1,6%, что при увеличении длительности процесса может привести к существенному снижению активности катализатора.In the presence of the catalyst thus obtained, methane conversion reaches an equilibrium value in the first two hours of operation at a process temperature of 800 ° C. However, at 600 ° C the content of carbon deposits during the test was 1.6%, which with an increase in the duration of the process can lead to a significant decrease in the activity of the catalyst.

К недостаткам описанного способа можно отнести низкую устойчивость катализатора к коксообразованию и невысокую механическую прочность последнего.The disadvantages of the described method include the low resistance of the catalyst to coke formation and the low mechanical strength of the latter.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении устойчивости катализатора к коксообразованию и увеличении его механической прочности.The task of the invention is to increase the stability of the catalyst to coke formation and increase its mechanical strength.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения катализатора паровой конверсии метансодержащих углеводородов, содержащего оксидный носитель в виде сложной шпинели типа Mg[Al,Fe]2O4 и активный компонент - никель, включающем прокаливание модифицированного носителя, на поверхность оксидного носителя сначала наносят путем пропитки раствором соли церий или лантан или их смесь, взятые в количестве, обеспечивающем их содержание, равное 5,0-10,0% мас. в расчете на оксидный носитель, а затем наносят никель и прокаливают при температуре 500°С с получением катализатора, содержащего 10,0% мас. никеля. Для повышения механической прочности оксидного носителя последний перед пропиткой подвергают гидротермальной обработке при парциальном давлении водяного пара, равном 1,8-2,0 МПа, и постепенном повышении температуры в зоне реакции до 800-900°С со скоростью нагрева 10 град/мин.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method for producing a steam reforming catalyst for methane-containing hydrocarbons containing an oxide support in the form of a complex spinel of the Mg [Al, Fe] 2 O 4 type and an active component nickel, including calcining the modified support, the surface of the oxide support is first applied by impregnation with a solution of cerium or lanthanum salt or a mixture thereof, taken in an amount ensuring their content equal to 5.0-10.0% by weight. calculated on the oxide carrier, and then Nickel is applied and calcined at a temperature of 500 ° C to obtain a catalyst containing 10.0% wt. nickel. To increase the mechanical strength of the oxide support, the latter is subjected to hydrothermal treatment before impregnation at a partial pressure of water vapor equal to 1.8-2.0 MPa, and a gradual increase in temperature in the reaction zone to 800-900 ° C with a heating rate of 10 deg / min.

С целью повышения устойчивости катализатора к коксообразованию перед стадией нанесения никельсодержащего активного компонента на поверхность оксидного носителя наносят 5,0% церия или лантана или их смеси при суммарном количестве модифицирующих компонентов 5,0-10%.In order to increase the resistance of the catalyst to coke formation, before the stage of applying the nickel-containing active component, 5.0% of cerium or lanthanum or a mixture thereof is applied to the surface of the oxide carrier with a total amount of modifying components of 5.0-10%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Оксидный носитель в виде сложной шпинели типа Mg[Al,Fe]2O4 при массовом соотношении оксидов магния, железа и алюминия, равном 1:0,6:1, получают по методике, описанной в RU №2393016, 27.06.2010.An oxide support in the form of a complex spinel of the Mg [Al, Fe] 2 O 4 type with a mass ratio of magnesium, iron and aluminum oxides of 1: 0.6: 1 is obtained according to the procedure described in RU No. 2393016, 06/27/2010.

В качестве исходного сырья используют вермикулит Ковдорского месторождения фракции 0,5 мм марки «150».Vermiculite of the Kovdorsky deposit of a fraction of 0.5 mm grade “150” is used as a feedstock.

Травление проводят в одну стадию с использованием 7%-ной и 3,5%-ной соляной кислоты. Обработку исходного вермикулита кислотами проводят при температуре 50-60°С в течение 6 часов при постоянном перемешивании. Объемное соотношение вермикулит:кислота составляет 1:3 в случае образцов 1н, 2н и 1:4 в случае образца 3н.Etching is carried out in one stage using 7% and 3.5% hydrochloric acid. Processing the initial vermiculite with acids is carried out at a temperature of 50-60 ° C for 6 hours with constant stirring. The volume ratio of vermiculite: acid is 1: 3 in the case of samples 1n, 2n and 1: 4 in the case of sample 3n.

Растворы, содержащие ионы железа, магния, алюминия, используют для приготовления носителя катализатора методом соосаждения гидроксидов металлов 2 N раствором щелочи NaOH при комнатной температуре и переменном рН 9,50.Solutions containing iron, magnesium, aluminum ions are used to prepare the catalyst support by coprecipitation of metal hydroxides with 2 N alkali solution of NaOH at room temperature and a variable pH of 9.50.

Полученный осадок гидроксидов металлов отделяют от маточного раствора отжатием на воронке Бюхнера с использованием ткани «Диагональ» и промывают дистиллированной водой, подогретой до 40-50°С, до отрицательной реакции промывных вод на ионы хлора (тест с азотнокислым серебром).The resulting precipitate of metal hydroxides is separated from the mother liquor by squeezing on a Buchner funnel using a Diagonal fabric and washed with distilled water, heated to 40-50 ° C, until the washings react to chlorine ions (silver nitrate test).

Приготовленные осадки гидроксидов формуют в виде шариков диаметром 3-4 мм, сушат сначала на воздухе в течение 48 часов, затем в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 6 часов.The prepared hydroxide precipitates are formed in the form of balls with a diameter of 3-4 mm, first dried in air for 48 hours, then in an oven at a temperature of 120 ° C for 6 hours.

Далее образцы носителя подвергают гидротермальной обработке (ГТО) при парциальном давлении водяного пара 1,8-2,0МПа и постепенном повышении температуры в зоне реакции до 800-900°С со скоростью нагрева 10 град/мин. Механическую прочность носителя до и после ГТО определяют по методике согласно ГОСТ 21560.2-82.Next, the carrier samples are subjected to hydrothermal treatment (GTO) at a partial pressure of water vapor of 1.8-2.0MPa and a gradual increase in temperature in the reaction zone to 800-900 ° C with a heating rate of 10 deg / min. The mechanical strength of the carrier before and after the TRP is determined by the method in accordance with GOST 21560.2-82.

Данные по изменению прочности до и после ГТО приведены в таблице 1.Data on the change in strength before and after the TRP are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 No. T, °CT, ° C Парциальное давление H2O, МПаPartial pressure H 2 O, MPa Парциальное давление N2, МПаPartial pressure N 2 , MPa Прочность, МПаStrength, MPa до ГТОbefore the TRP после ГТОafter the TRP 1n 800800 1,81.8 0,20.2 0,200.20 0,920.92 2n 800800 1,91.9 0,10.1 0,210.21 1,001.00 3n 800800 2,02.0 -- 0,200.20 0,900.90 1n 900900 1,81.8 0,20.2 0,200.20 0,980.98 2n 900900 1,91.9 0,10.1 0,210.21 1,101.10 2n 900900 2,02.0 -- 0,180.18 0,950.95

Пример 2Example 2

Приготовление Ni-La-содержащего катализатора проводят методом пропитки. В качестве источников лантана используют уксуснокислую соль - La(OAc)3·1,5H2O. Приготовление катализатора проводят в две ступени.The preparation of Ni-La-containing catalyst is carried out by impregnation. As sources of lanthanum, an acetic acid salt, La (OAc) 3 · 1.5H 2 O, is used. The preparation of the catalyst is carried out in two stages.

На первой ступени проводят нанесение 5,1% мас. La от массы носителя. Исходя из значений влагоемкости и требуемого количества вводимого лантана рассчитывают концентрацию водного раствора уксуснокислого лантана. Навеску гранулированного носителя помещают в кристаллизатор, заливают избытком раствора соли лантана, выдерживают в течение двух часов. Затем отделяют пропитанные гранулы от избытка раствора, сушат их на воздухе, в сушильном шкафу при 120°С в течение 6 часов и прокаливают в муфельной печи при температуре 500°С в течение 6 часов.In the first stage carry out the application of 5.1% wt. La by weight of the carrier. Based on the values of moisture capacity and the required amount of introduced lanthanum, the concentration of an aqueous solution of lanthanum acetate is calculated. A portion of the granular support is placed in a crystallizer, poured with an excess of a solution of lanthanum salt, incubated for two hours. Then the impregnated granules are separated from the excess solution, dried in air in an oven at 120 ° C. for 6 hours, and calcined in a muffle furnace at a temperature of 500 ° C. for 6 hours.

На второй ступени проводят нанесение 10,0% Ni (от массы катализатора). По окончании нанесения никеля и сушки образцов на воздухе и в сушильном шкафу проводят прокалку в муфельной печи при температуре 500°С в течение 5 часов.At the second stage, 10.0% Ni (based on the weight of the catalyst) is applied. At the end of the deposition of nickel and drying of the samples in air and in an oven, calcination is carried out in a muffle furnace at a temperature of 500 ° C for 5 hours.

Готовый катализатор содержит: никель 10,0% мас.; лантан 4,4% мас.; носитель - остальное.The finished catalyst contains: Nickel 10.0% wt .; lanthanum 4.4% wt .; the carrier is the rest.

Пример 3Example 3

Готовят носитель, как в примере 1, на который наносят церий в количестве 5,1% мас. от массы носителя. В качестве источника церия используют уксуснокислую соль Се(ОАс)3·1,5H2O. Пропитку проводят способом, описанным в примере 2, с последующим нанесением 10,0% Ni (от массы катализатора).Prepare a carrier, as in example 1, on which cerium is applied in an amount of 5.1% wt. by weight of the carrier. As the source of cerium, the acetic acid salt Ce (OAc) 3 · 1.5H 2 O is used. The impregnation is carried out by the method described in example 2, followed by applying 10.0% Ni (by weight of the catalyst).

Готовый катализатор содержит: никель 10,0% мас.; церий 4,4% мас.; носитель - остальное.The finished catalyst contains: Nickel 10.0% wt .; cerium 4.4% wt .; the carrier is the rest.

Пример 4Example 4

Приготовление Ni-Ce-La-содержащего катализатораPreparation of Ni-Ce-La-containing catalyst

Готовят носитель, как в примере 1, на который наносят последовательно церий в количестве 5,4% мас. от массы носителя, затем лантан в количестве 5,4% мас. от массы носителя. В качестве источника церия используют уксуснокислую соль Се(ОАс)3.1,5H2O, в качестве источника лантана - La(OAc)3.1,5H2O. Пропитку проводят способом, описанным в примере 2, с последующим нанесением 10% мас. Ni (от массы катализатора).Prepare the carrier, as in example 1, on which cerium is sequentially applied in an amount of 5.4% wt. by weight of the carrier, then lanthanum in an amount of 5.4% wt. by weight of the carrier. The cerium source is used as the acetic acid salt of Ce (OAc) 3 .1,5H 2 O, as the lanthanum source - La (OAc) 3 .1,5H 2 O. The impregnation is carried out in the manner described in Example 2, followed by application of 10% wt. Ni (by weight of the catalyst).

Готовый катализатор содержит: никель 10,0% мас.; церий 4,4% мас.; лантан 4,4% мас.; носитель - остальное.The finished catalyst contains: Nickel 10.0% wt .; cerium 4.4% wt .; lanthanum 4.4% wt .; the carrier is the rest.

Испытание образцов катализаторов в процессе паровой конверсии метанаTesting of catalyst samples during methane steam reforming

Предлагаемые катализаторы были испытаны в процессе паровой конверсии метана. Опыты проводили в реакторе, изготовленном из жаропрочной стали с внутренним диаметром 30 мм. Во всех экспериментах в реактор загружали 20 см3 испытуемых катализаторов.The proposed catalysts were tested in a steam methane conversion process. The experiments were carried out in a reactor made of heat-resistant steel with an internal diameter of 30 mm. In all experiments, 20 cm 3 of the tested catalysts were loaded into the reactor.

В качестве катализатора сравнения использовали катализатор согласно способу [9], содержащий 10% мac. Ni.As a comparison catalyst, a catalyst was used according to the method [9] containing 10% wt. Ni.

Катализаторы, приготовленные способом, описанным в примерах 2, 3 и 4, и катализатор сравнения были испытаны в процессе паровой конверсии метана под давлением 2,0 МПа, температуре 720 и 600°С, соотношении пар/углерод=2:1 и 1:1 по объему и объемной скорости 6000 ч-1.The catalysts prepared by the method described in examples 2, 3 and 4, and the comparison catalyst were tested in the process of steam conversion of methane under a pressure of 2.0 MPa, a temperature of 720 and 600 ° C, the ratio of steam / carbon = 2: 1 and 1: 1 by volume and space velocity of 6000 h -1 .

Активность катализатора определяли как отношение наблюдаемой степени превращения метана (X) к равновесной (Хр) при конверсии метана с водяным паром.The activity of the catalyst was determined as the ratio of the observed degree of conversion of methane (X) to equilibrium (X p ) during the conversion of methane with water vapor.

В выгруженных образцах определяли количество отложившегося углерода по методике согласно ГОСТ 2408.1-95.In the unloaded samples, the amount of carbon deposited was determined by the method according to GOST 2408.1-95.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.The test results are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Результаты опытов по конверсии метанаThe results of experiments on the conversion of methane Время, часTime hour T, °CT, ° C пар/С по объемуsteam / s by volume Состав сухого газа, % об.The composition of the dry gas,% vol. X*X * Х/Хр**X / X p ** Содерж. углерода, % мас.Contents carbon,% wt. Р в системе, МПаP in the system, MPa H2 H 2 СОWith CO2 CO 2 СН4 CH 4 Катализатор 10,0% Ni - 4,4% СеCatalyst 10.0% Ni - 4.4% Ce 1010 721721 22 55,855.8 6,96.9 9,69.6 27,727.7 0,380.38 0,860.86 2,02.0 20twenty 723723 22 56,156.1 8,18.1 9,49,4 26,426,4 0,400.40 0,910.91 2,02.0 30thirty 724724 22 56,456.4 9,19.1 8,38.3 26,126.1 0,400.40 0,910.91 2,02.0 4040 722722 22 57,757.7 7,47.4 9,29.2 25,725.7 0,390.39 0,900.90 2,02.0 50fifty 606606 1one 34,034.0 1,21,2 6,66.6 58,458.4 0,110.11 0,710.71 2,02.0 6060 610610 1one 31,331.3 1,01,0 5,95.9 61,861.8 0,100.10 0,650.65 2,02.0 7070 600600 1one 30,130.1 1,21,2 7,17.1 61,661.6 0,110.11 0,710.71 0,260.26 2,02.0 Катализатор 10,0% Ni - 4,4% LaCatalyst 10.0% Ni - 4.4% La 1010 721721 22 56,356.3 5,35.3 8,98.9 29,529.5 0,320.32 0,730.73 2,02.0 20twenty 723723 22 57,757.7 7,17.1 9,29.2 26,026.0 0,380.38 0,860.86 2,02.0 30thirty 720720 22 59,659.6 7,47.4 9,19.1 23,923.9 0,410.41 0,930.93 2,02.0 4040 724724 22 58,958.9 7,27.2 9,49,4 24,524.5 0,410.41 0,930.93 2,02.0 50fifty 606606 1one 30,230,2 1,21,2 7,17.1 61,561.5 0,120.12 0,770.77 2,02.0 6060 596596 1one 31,131.1 1,31.3 5,35.3 62,362.3 0,090.09 0,600.60 2,02.0 7070 600600 1one 30,030,0 1,21,2 7,27.2 61,661.6 0,110.11 0,730.73 0,180.18 2,02.0 Катализатор 10,0% Ni - 4,4% La - 4,4% СеCatalyst 10.0% Ni - 4.4% La - 4.4% Ce 1010 720720 22 59,359.3 5,75.7 9,19.1 25,825.8 0,360.36 0,850.85 2,02.0 20twenty 723723 22 58,958.9 7,27.2 9,29.2 24,724.7 0,400.40 0,920.92 2,02.0 30thirty 722722 22 56,456.4 9,29.2 8,38.3 26,126.1 0,400.40 0,920.92 2,02.0 4040 720720 22 59,559.5 7,37.3 9,29.2 24,024.0 0,410.41 0,930.93 2,02.0 50fifty 595595 1one 31,031,0 1,41.4 5,25.2 62,462,4 0,090.09 0,600.60 2,02.0 6060 600600 1one 30,230,2 1,31.3 6,46.4 62,162.1 0,110.11 0,730.73 2,02.0 7070 585585 1one 30,030,0 1,21,2 7,47.4 61,461,4 0,120.12 0,760.76 0,200.20 2,02.0 Катализатор 10,0% Ni [сравнительный по прототипу]The catalyst is 10.0% Ni [comparative prototype] 1010 730730 22 59,459,4 5,75.7 9,09.0 25,925.9 0,360.36 0,820.82 2,02.0 20twenty 723723 22 57,957.9 7,57.5 8,28.2 26,426,4 0,370.37 0,840.84 2,02.0 30thirty 724724 22 58,758.7 7,47.4 9,29.2 24,724.7 0,410.41 0,940.94 2,02.0 4040 730730 22 60,560.5 6,26.2 9,89.8 23,523.5 0,400.40 0,910.91 2,02.0 50fifty 596596 1one 21,021.0 1,21,2 6,66.6 58,458.4 0,070,07 0,550.55 2,02.0 6060 587587 1one 19,119.1 1,01,0 5,95.9 61,861.8 0,060.06 0,510.51 2,02.0 7070 583583 1one 19,319.3 0,40.4 4,64.6 75,775.7 0,060.06 0,510.51 1,751.75 2,02.0 * наблюдаемая степень превращения метана(Х);* the observed degree of conversion of methane (X); ** отношение наблюдаемой степени превращения метана (X) к равновесной (Хр)** the ratio of the observed degree of conversion of methane (X) to equilibrium (X p )

Как видно из результатов эксперимента, катализатор проявляет достаточно высокую активность при температуре 720°С и соотношении H2O:СН4=2:1. Концентрация продуктов реакции быстро достигает значений, близких к равновесию, и остается стабильной на протяжении времени работы.As can be seen from the experimental results, the catalyst exhibits a rather high activity at a temperature of 720 ° C and a ratio of H 2 O: CH 4 = 2: 1. The concentration of reaction products quickly reaches values close to equilibrium, and remains stable over the duration of the run.

Снижение температуры реакции до 600°С и уменьшение соотношения Н2О:С=1:1 с целью определения устойчивости катализаторов к коксообразованию показало, что устойчивость катализаторов к коксообразованию при пониженной температуре располагается в ряду Ni-La/носитель>Ni-Се/носитель>Ni/носитель.A decrease in the reaction temperature to 600 ° С and a decrease in the ratio of Н 2 О: С = 1: 1 in order to determine the catalyst resistance to coke formation showed that the catalyst resistance to coke formation at low temperature is in the order Ni-La / support> Ni-Ce / support > Ni / carrier.

Использованные источникиUsed sources

1. SU №743716, 06.03.1980.1. SU No. 743716, 03/06/1980.

2. US №7.767.619, 03.08.2010.2. US No. 7.767.619, 08/03/2010.

3. US №4.060.498, 29.11.1977.3. US No. 4.060.498, 11.29.1977.

4. US №6.958.310, 25.10.2005.4. US No. 6.958.310, 10.25.2005.

5. WO 02066371, 29.08.2002.5. WO 02066371, 08/29/2002.

6. US №5.997.835, 07.12.1999.6. US No. 5.997.835, 12/07/1999.

7. US №5.679.614, 21.10.1997.7. US No. 5,679.614, 10.21.1997.

8. US №5.268.346, 07.12.1993.8. US No. 5.268.346, 12/07/1993.

9. RU №2393016, 27.06.2010.9. RU No. 2393016, 06/27/2010.

Claims (1)

Способ получения катализатора паровой конверсии метансодержащих углеводородов, содержащего оксидный носитель в виде сложной шпинели типа Mg[Al,Fe]2O4 и активный компонент - никель, включающий прокаливание модифицированного носителя, отличающийся тем, что на поверхность оксидного носителя сначала наносят путем пропитки раствором соли церия или лантана или их смесь, взятые в количестве, обеспечивающем их содержание, равное 5,0-10 мас.% в расчете на оксидный носитель, а затем наносят никель и прокаливают при температуре 500°С с получением катализатора, содержащего 10,0 мас.% никеля, причем оксидный носитель перед пропиткой подвергают гидротермальной обработке при парциальном давлении водяного пара, равном 1,8-2,0 МПа, и постепенном повышении температуры в зоне реакции до 800-900°С со скоростью нагрева 10 град./мин. A method of producing a steam reforming catalyst for methane-containing hydrocarbons containing an oxide support in the form of a complex spinel of the Mg [Al, Fe] 2 O 4 type and the active component is nickel, including calcining the modified support, characterized in that the surface of the oxide support is first applied by impregnation with a salt solution cerium or lanthanum or a mixture thereof, taken in an amount ensuring their content of 5.0-10 wt.% calculated on the oxide carrier, and then nickel is applied and calcined at a temperature of 500 ° C to obtain catalysis an atom containing 10.0 wt.% nickel, the oxide carrier being subjected to hydrothermal treatment before impregnation at a partial pressure of water vapor equal to 1.8-2.0 MPa and a gradual increase in temperature in the reaction zone to 800-900 ° C at a rate heating 10 degrees / min.
RU2010152787/04A 2010-12-24 2010-12-24 Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion RU2483799C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152787/04A RU2483799C2 (en) 2010-12-24 2010-12-24 Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152787/04A RU2483799C2 (en) 2010-12-24 2010-12-24 Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2483799C2 true RU2483799C2 (en) 2013-06-10

Family

ID=48785911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010152787/04A RU2483799C2 (en) 2010-12-24 2010-12-24 Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2483799C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054963C1 (en) * 1993-03-01 1996-02-27 Научно-производственное объединение "Эмекат" Catalyst for steam conversion of hydrocarbons and method of its realization
RU2056938C1 (en) * 1991-10-23 1996-03-27 Институт проблем горения Catalyst for penetrating oxidation of organic compounds
WO2001036323A2 (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Conoco Inc. Cobalt-based catalysts and process for producing synthesis gas
EP1114013B1 (en) * 1998-09-03 2002-11-27 The Dow Chemical Company On-line synthesis and regeneration of a catalyst used in autothermal oxidation
RU2375114C1 (en) * 2008-07-11 2009-12-10 Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) Method of producing catalyst for vapour conversion of methane-containing hydrocarbons
US7767619B2 (en) * 2004-07-09 2010-08-03 Sud-Chemie Inc. Promoted calcium-aluminate supported catalysts for synthesis gas generation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2056938C1 (en) * 1991-10-23 1996-03-27 Институт проблем горения Catalyst for penetrating oxidation of organic compounds
RU2054963C1 (en) * 1993-03-01 1996-02-27 Научно-производственное объединение "Эмекат" Catalyst for steam conversion of hydrocarbons and method of its realization
EP1114013B1 (en) * 1998-09-03 2002-11-27 The Dow Chemical Company On-line synthesis and regeneration of a catalyst used in autothermal oxidation
WO2001036323A2 (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Conoco Inc. Cobalt-based catalysts and process for producing synthesis gas
US7767619B2 (en) * 2004-07-09 2010-08-03 Sud-Chemie Inc. Promoted calcium-aluminate supported catalysts for synthesis gas generation
RU2375114C1 (en) * 2008-07-11 2009-12-10 Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) Method of producing catalyst for vapour conversion of methane-containing hydrocarbons

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4988552B2 (en) Catalyst for producing hydrogen by steam reforming of hydrocarbons
EP1732688B1 (en) Nickel supported on titanium stabilized promoted calcium aluminate carrier
Tuna et al. Biogas steam reformer for hydrogen production: Evaluation of the reformer prototype and catalysts
KR20070043829A (en) Promoted calcium-aluminate supported catalysts for synthesis gas generation
JP2016159209A (en) Ammonia decomposition catalyst, production method of catalyst, and ammonia decomposition method using catalyst
CN105080538B (en) A kind of CO raw material gas purifyings catalyst for dehydrogen and preparation method thereof
CN106582629B (en) A kind of catalyst of preparing propylene by dehydrogenating propane and its preparation method and application
KR102035714B1 (en) Nickel catalysts for reforming hydrocarbons
CN106588544B (en) Method for preparing propylene by propane dehydrogenation
JP5624343B2 (en) Hydrogen production method
CN114192180A (en) Modified boron nitride loaded nickel-based methane dry reforming catalyst, and preparation method and application thereof
KR102207675B1 (en) Synthetic gas production catalyst carrier and its production method, synthesis gas production catalyst and its production method, and synthesis gas production method
TW201906658A (en) Composition capable of reducing CO and NOx emissions, preparation method therefor and use thereof, and fluid catalytic cracking method
RU2483799C2 (en) Method of producing catalyst of methane-bearing hydrocarbon steam conversion
RU2638534C1 (en) Catalyst of converting natural or associated gas into synthesis gas in autothermal riforming process and method of its production
JP4525909B2 (en) Water gas shift reaction catalyst, method for producing the same, and method for producing water gas
RU2375114C1 (en) Method of producing catalyst for vapour conversion of methane-containing hydrocarbons
CN101869834B (en) Selective hydrogen burning catalyst for internal heating of petroleum hydrocarbon cracking raw materials and application thereof
WO2017213093A1 (en) Magnesia-based catalyst carrier, and production method therefor
CN111921554B (en) Pd-based catalyst for catalytic oxidation of methane under water-containing condition and preparation method thereof
JP3813646B2 (en) Method for producing steam reforming catalyst and method for producing hydrogen
CN110773194B (en) CO (carbon monoxide)2Catalyst for preparing methane by hydrogenation and preparation method thereof
CN115228468A (en) Metal composite oxide catalyst, preparation method thereof and application thereof in preparation of ethanol by carbon dioxide hydrogenation
CN109718764B (en) Noble metal catalyst for preparing propylene by propane dehydrogenation and preparation and application thereof
US10525449B2 (en) Process for preparing a nickel-based catalyst, the nickel-based catalyst, and use thereof in a steam reforming process

Legal Events

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

Effective date: 20171225

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20201123