RU2633354C1 - Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана - Google Patents

Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана Download PDF

Info

Publication number
RU2633354C1
RU2633354C1 RU2016150128A RU2016150128A RU2633354C1 RU 2633354 C1 RU2633354 C1 RU 2633354C1 RU 2016150128 A RU2016150128 A RU 2016150128A RU 2016150128 A RU2016150128 A RU 2016150128A RU 2633354 C1 RU2633354 C1 RU 2633354C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cycle
minutes
cat
hydrogen
rate
Prior art date
Application number
RU2016150128A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Иванович Галанов
Ольга Ивановна Сидорова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2016150128A priority Critical patent/RU2633354C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2633354C1 publication Critical patent/RU2633354C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08—Silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/847—Vanadium, niobium or tantalum or polonium
    • B01J23/8472—Vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C01B3/26—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40—Carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C01B2203/1058—Nickel catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1082—Composition of support materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к катализатору для раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана. Катализатор состава 5-15% мас. Ni на γ-Al2O3 или SiO2 промотирован оксидными соединениями ванадия, в пересчете на V2O5 в количестве 5-20% массовых процентов. Также предложен способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана и СО2. Изобретение позволяет увеличить производительность процесса по водороду и монооксиду углерода, сохранить постоянной за время цикла производительность по водороду и монооксиду углерода, снизить энергозатраты. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 11 пр.

Description

Изобретение относится к химической и нефтехимической отраслям промышленности, энергетике и способу переработки углеводородного сырья, метанас помощью соответствующего катализатора в Н2 и/или СО с дальнейшем использованием: в нефтехимических синтезах (реакция карбонилирования); энергоустановках на топливных элементах; для создания восстановительных атмосфер при плавке металлов; синтезах на основе монооксида углерода и/или водорода.
Существует несколько каталитических и не каталитических способов получения СО и Н2 из метана, заключающихся в высокотемпературном взаимодействии метана с окислителем, содержащим кислород: О2, Н2О, СО2 с образованием синтез-газа [Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. М.: КРАСАНД, 2011. – 640 с.].
Недостатком данных способов является то, что в любом случае получается смесь газов СО и Н2 в различном соотношении, для дальнейшего использования чистых водорода или монооксида углерода синтез-газ необходимо разделять на индивидуальные компоненты с использованием криогенных установок, что требует больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Предложен [Патент РФ №2116829, МПК C01B31/04, C01B3/26, опубл. 10.08.1998] никельсодержащий катализатор и способ получения водорода и углерода из метана, который заключается в высокотемпературном контактировании метана с катализатором с образованием углерода на катализаторе и газофазного свободного водорода по реакции (1):
1. СН4=С+2Н2 ΔН= +17,8 ккал/моль.
После цикла наработки водорода и углерода процесс прерывается и катализатор с образовавшимся углеродом извлекается из реактора.
Так же предложено [Choudhary V.R., Banerjee S., Rajput A.M. Hydrogen from step-wise stream reforming of methane over Ni/ZrO2: factors affecting catalytic methane decomposition and gasification by steam of carbon formed on the catalyst // Applied Catalysis A: General, 2002, V.234, P.259-270] получать водород и синтез-газ на нанесенном Ni/ZrO2 катализаторе в циклическом (периодическом режиме). Первая стадия разложение метана с образованием водорода и углерода, образующегося на катализаторе по реакции (1), вторая стадия - регенерация катализатора водяным паром по реакции (2) с образованием синтез-газа:
2. С+Н2О=СО+Н2 ΔН= +31,4 ккал/моль.
В [Otsuka K., Takenaka S., Ohtsuki H. Production of pure hydrogen by cyclic decomposition of methane and oxidation elimination of carbon nanofibers on supported-Ni-based catalysts // Applied Catalysis A: General, 2004, V.273, P.113-124] в качестве катализаторов предложен никель, нанесенный на носители: Al2O3, SiO2, TiO2 системы могут промотироваться Pd. Первая стадия процесса заключается в подаче метана на разогретый до Т= 823К (550 ºС) катализатор с образованием водорода и углерода, отлагающегося на катализаторе по реакции (1), вторая стадия регенерация катализатора кислородсодержащим газом с выжигом углерода по реакции (3):
3. С+О2=СО2 ΔН= -94.3 8 ккал/моль.
Наиболее близким можно считать [Takenaka S., Tomikudo Y., Kato E., Otsuka K. Sequential production of H2 and CO over supported Ni catalysts // Fuel, 2004, V.83, P.47-57], где в качестве катализатора используется никель, нанесенный на носители Al2O3, SiO2, TiO2. Первая стадия процесса заключается в подаче метана на разогретый до Т= 823 К катализатор с образованием водорода и углерода, отлагающегося на катализаторе по реакции (1), вторая стадия регенерация катализатора диоксидом углерода при Т= 923К с образованием моноксида углерода по реакции (4).
4. С+СО2=2СО ΔН= +41,2 ккал/моль.
Таким образом, возможно, получать водород, содержащий газ без СО, и газ с монооксидом углерода во второй стадии, не содержащий водород, что значительно упрощает процесс очистки и выделения как чистого водорода, так и чистого монооксида углерода. При этих температурах время цикла наработки водорода достигало 140 минут до полного прекращения образования водорода, при этом производительность по водороду уменьшалась от 17 ммоль Н2/грамм катализатора⋅минуту в начале цикла до 0 в конце, время цикла наработки СО достигало 150 минут при этом производительность по СО так же снижалась с 12 ммоль СО/грамм катализатора⋅минуту в начале цикла до 0 ммоль СО/грамм катализатора⋅минуту в конце цикла.
Недостатком можно считать низкую производительность по водороду и монооксиду углерода, резкое снижение производительности за время циклов (непостоянство концентраций Н2 или СО в реакционной смеси), а также суммарно по тепловому эффекту реакций 1 и 3 процесс получается эндотермический (протекает с поглощением тепла), что требует непрерывного подвода тепловой энергии к реактору (реакторам).
Задача изобретения - увеличить производительность процесса по водороду и монооксиду углерода, сохранить постоянной за время цикла производительности по Н2 и СО, сделать процесс суммарно экзотермическим или термонейтральным, для снижения энергозатрат.
Результат достигается введением в катализатор оксидных соединений ванадия в пересчете на V2O5 5-20 % массовых, повышением температуры процесса и оптимизации длительности циклов наработки водорода и СО для сохранения их постоянной концентрации в выходящих газах и соответственно высокой и постоянной за время цикла производительности по СО и Н2. Термонейтральность или экзотермичность процесса достигается использованием в качестве регенерирующего зауглероженный катализатор реагента воздух, регенерация осуществляется по реакции (5) с генерацией СО.
5. С +0,5О2=СО ΔН= -26.4 ккал/моль.
При использовании в качестве реагента при генерации водорода метана (реакция 1), а в качестве реагента при генерации СО воздуха (реакция 5), суммарный положительный (экзотермический) тепловой эффект цикла наработки водорода и цикла наработки СО составит 8,6 ккал на один моль прореагировавшего метана. Или 2,15 ккал на 1 грамм полученного водорода и 7 грамм СО.
Способ получения водорода или монооксида углерода из метана и СО2 включает попеременное контактирование метана и СО2 в трубчатом реакторе, но в отличие от прототипа, что используют предложенный катализатор, процесс проводится при температурах 650–800°С (923-1073 К).
В качестве газа в цикле наработки монооксида углерода используется воздух. Длительность циклов наработки водорода и монооксида углерода составляет 15 минут.
Сущность изобретения характеризуется примерами приведенными ниже.
Пример 1.
Используется катализатор 5% массовых Ni и 5% соединений ванадия в пересчете на V2O5, нанесенных на γ-Al2O3, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=625°С. Цикл 1. Длительность 20 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 20 минут, подается СО2 со скоростью 0,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 20 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 20 минут, подается воздух со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительностью по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 концентрации и производительность по водороду и СО снижаются за время цикла, при этом средняя производительность за цикл по Н2 и СО выше, чем в прототипе.
Пример 2.
Используется катализатор аналогичный примеру 1. Температура реактора Т=650°С. Цикл 1. Длительность 20 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 20 минут, подается СО2 со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 20 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 20 минут, подается воздух со скоростью 1,0 л/мин⋅гр.⋅кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительностью по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительность и концентрации по водороду и СО не снижаются за время цикла, при этом средняя производительность за цикл по Н2 и СО выше, чем в прототипе.
Пример 3.
Используется катализатор 5% массовых Ni и 10% соединений ванадия в пересчете на V2O5, нанесенных на SiO2, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=650°С. Цикл 1. Длительность 20 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 20 минут, подается СО2 со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 20 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 20 минут, подается воздух со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительность и концентрации по водороду и СО постоянны за время цикла, с сохранением средней производительность за цикл по Н2 и СО выше, чем в прототипе.
Пример 4.
Используется катализатор, аналогичный примеру 3. Температура реактора Т=700°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности по водороду и СО не снижаются за время цикла.
Пример 5.
Используется катализатор 10% массовых Ni и 15% соединений ванадия в пересчете на V2O5, нанесенных на SiO2, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=720°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 0,75 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла.
Пример 6.
Используется катализатор аналогичный примеру 5, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=750°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 2,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла.
Пример 7.
Используется катализатор 10% массовых Ni и 20% соединений ванадия в пересчете на V2O5, нанесенных на γ-Al2O3, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=750°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 2,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла.
Пример 8.
Используется катализатор 5% массовых Ni и 20% соединений ванадия в пересчете на V2O5, нанесенных на γ-Al2O3, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=800°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 3,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла.
Пример 9.
Используется катализатор 5% массовых Ni и 20% соединений ванадия в пересчете на V2O5, нанесенных на SiO2, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=800°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 3,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла.
Пример 10.
Используется катализатор, аналогичный примеру 5, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=750°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается СО2 со скоростью 1,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 2,0 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Циклы 5-12 повторяют циклы 1-4. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительность по водороду и СО за время цикла представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительности и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла и между циклами.
Пример 11.
Используется катализатор, аналогичный примеру 7, помещенный в трубчатый реактор. Температура реактора Т=750°С. Цикл 1. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 2. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 2,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 3. Длительность 15 минут, подается метан со скоростью 1,25 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Цикл 4. Длительность 15 минут, подается воздух со скоростью 2,5 л/мин⋅гр. кат. По окончании цикла реактор продувается азотом 2 минуты со скоростью 0,25 л/мин⋅гр. кат. Циклы 5-8 повторяют циклы 1-4. Данные по концентрации водорода и СО, а также производительности по водороду и СО представлены таблице 1. Согласно таблице 1 производительность и концентрации по водороду и СО постоянны за все время цикла и между циклами.

Claims (3)

1. Катализатор для раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана состава 5-15% мас. Ni на γ-Al2O3 или SiO2, отличающийся тем, что промотирован оксидными соединениями ванадия, в пересчете на V2O5 в количестве 5-20% массовых процентов.
2. Способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана и СО2, включающий циклы наработки водорода и монооксида углерода путем попеременного контактирования метана и СО2 в трубчатом реакторе в присутствии катализатора по п.1, с использованием в качестве регенерирующего зауглероженный катализатор реагента - воздух с генерацией монооксида углерода, процесс проводится при температурах 650-800°С (923-1073 К).
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в длительность циклов наработки водорода и монооксида углерода составляет 15 минут.
RU2016150128A 2016-12-20 2016-12-20 Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана RU2633354C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150128A RU2633354C1 (ru) 2016-12-20 2016-12-20 Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150128A RU2633354C1 (ru) 2016-12-20 2016-12-20 Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2633354C1 true RU2633354C1 (ru) 2017-10-12

Family

ID=60129550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016150128A RU2633354C1 (ru) 2016-12-20 2016-12-20 Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633354C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021116066A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 Universiteit Gent Cyclic method of producing a hydrogen rich stream and/or a carbon monoxide rich stream

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4740360A (en) * 1985-11-11 1988-04-26 Harshaw Chemie B.V. Process for preparing supported catalyst systems
RU2116829C1 (ru) * 1997-03-12 1998-08-10 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Катализатор и способ получения углерода и водорода из метана
JP2004074061A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Kiyoshi Otsuka 水素製造用触媒、その製造方法、及び水素の製造方法
WO2014097142A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Basf Se Parallele herstellung von wasserstoff, kohlenstoffmonoxid und einem kohlenstoffhaltigen produkt

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4740360A (en) * 1985-11-11 1988-04-26 Harshaw Chemie B.V. Process for preparing supported catalyst systems
RU2116829C1 (ru) * 1997-03-12 1998-08-10 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Катализатор и способ получения углерода и водорода из метана
JP2004074061A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Kiyoshi Otsuka 水素製造用触媒、その製造方法、及び水素の製造方法
WO2014097142A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Basf Se Parallele herstellung von wasserstoff, kohlenstoffmonoxid und einem kohlenstoffhaltigen produkt

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAKENAKA S. et al, Fuel, Sequential production of H 2 and CO over supported Ni catalysts, 2004, v. 83, p.47-57. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021116066A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 Universiteit Gent Cyclic method of producing a hydrogen rich stream and/or a carbon monoxide rich stream

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI812634B (zh) 自熱性氨裂解製程
US5525322A (en) Method for simultaneous recovery of hydrogen from water and from hydrocarbons
US7740829B2 (en) Synthesis gas production and use
US9981253B2 (en) Catalyst for a sulphur recovery process with concurrent hydrogen production, method of making thereof and the sulphur recovery process with concurrent hydrogen production using the catalyst
CA2550639A1 (en) Process for autothermal generation of hydrogen
US7544342B2 (en) Hydrogen production process
Malaika et al. Catalytic decomposition of methane in the presence of in situ obtained ethylene as a method of hydrogen production
GB2536996A (en) Process
US7432222B2 (en) High temperature stable non-noble metal catalyst, process for production of syngas using said catalyst
RU2633354C1 (ru) Катализатор и способ раздельного получения водорода и монооксида углерода из метана
CN113597422A (zh) 通过co2再循环的具有较高碳利用率的甲醇生产方法
Rakhmatov et al. Technology for the production of ethylene by catalytic oxycondensation of methane
WO2008047321A1 (en) Hydrogen production method by direct decomposition of natural gas and lpg
Li et al. Methane oxidation to synthesis gas using lattice oxygen in La1− xSrxFeO3 perovskite oxides instead of molecular oxygen
AU2012244041B2 (en) Non-CO2 emitting manufacturing method for synthesis gas
RU2016134563A (ru) Энергосберегающий унифицированный способ генерации синтез-газа из углеводородов
NL2030905B1 (en) Hybrid ammonia decomposition system
JP2012082131A (ja) Ｉｎ−ｓｉｔｕでのコークス除去
Raybold et al. Analyzing enhancement of CO2, reforming of CH4, in Pd membrane reactors
JP2014080328A (ja) プロセスからｃｏ２を排出しない合成ガス及び水素の併産方法
EA012595B1 (ru) Способ переработки природного газа в моторные топлива
JP2001246258A (ja) メタノールの部分酸化反応による水素製造触媒及びその製造法
US20170369399A1 (en) Process for enhancing the performance of the dehydrogenation of alkanes
RU2709374C1 (ru) Способ получения водорода и элементарной серы из сероводорода
US20220135506A1 (en) Methanol production process