RU2644869C2 - Synthetic gas production method - Google Patents

Synthetic gas production method Download PDF

Info

Publication number
RU2644869C2
RU2644869C2 RU2016129750A RU2016129750A RU2644869C2 RU 2644869 C2 RU2644869 C2 RU 2644869C2 RU 2016129750 A RU2016129750 A RU 2016129750A RU 2016129750 A RU2016129750 A RU 2016129750A RU 2644869 C2 RU2644869 C2 RU 2644869C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthetic gas
mixture
conversion
permeable
products
Prior art date
Application number
RU2016129750A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016129750A (en
Inventor
Владимир Сергеевич Арутюнов
Оксана Вячеславовна Шаповалова
Владимир Михайлович ШМЕЛЕВ
Алексей Витальевич Никитин
Валерий Иванович Савченко
Игорь Владимирович Седов
Кирилл Андреевич Тимофеев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН)
Priority to RU2016129750A priority Critical patent/RU2644869C2/en
Publication of RU2016129750A publication Critical patent/RU2016129750A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2644869C2 publication Critical patent/RU2644869C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention is referred to production processes of synthetic gas by hydrocarbon conversion, and namely to processes of oxidative conversion. Method for producing synthetic gas is based on burning a mixture of a hydrocarbon feed with an oxidizing agent within one or more cavities, formed by a material that is permeable to a mixture of a hydrocarbon feed with an oxidizer, onto the inner surface of which a catalytically active component is applied. Resulting synthetic gas can be used in chemical industry for production of methanol, dimethyl ether, synthetic liquid hydrocarbons and other products. Resulting hydrogen after its separation from the gas mixture can be used to power the fuel cells of vehicles and autonomous power supplies, as well it can be used as a raw material and a reducing agent in chemical, petrochemical, metallurgical and in other industries.
EFFECT: technical effect: increase in the yield of synthetic gas and decrease in the content of hydrocarbons in the resulting synthetic gas.
1 cl, 10 ex

Description

Изобретение относится к процессам получения синтез-газа путем конверсии углеводородов, а именно к процессам окислительной конверсии. Полученный синтез-газ может быть использован в химической промышленности для производства метанола, диметилового эфира, синтетических жидких углеводородов и других продуктов. Полученный водород после его выделения из смеси газов может быть использован для питания топливных элементов транспортных средств и автономных источников электроснабжения, а также в качестве сырья и восстановителя в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности.The invention relates to processes for producing synthesis gas by conversion of hydrocarbons, and in particular to processes of oxidative conversion. The resulting synthesis gas can be used in the chemical industry for the production of methanol, dimethyl ether, synthetic liquid hydrocarbons and other products. The hydrogen obtained after its separation from the gas mixture can be used to power the fuel cells of vehicles and autonomous power sources, as well as raw materials and reducing agents in the chemical, petrochemical, metallurgical and other industries.

Основными промышленными способами получения синтез газа в настоящее время являются паровой, парокислородный и автотермический риформинг природного газа или угля. В случае необходимости промышленного получения водорода его выделяют различными методами из полученного синтез-газа (смеси Н2 и СО). Дополнительное количество водорода получают, конвертируя СО в присутствии водяного пара в водород и СО2. Эти способы требуют применения дорогостоящих катализаторов и отличаются высокой сложностью и громоздкостью оборудования, большими удельными капитальными затратами, что делает их малопригодными для создания небольших автономных источников синтез-газа и водорода.The main industrial methods for producing synthesis gas at present are steam, vapor-oxygen and autothermal reforming of natural gas or coal. If industrial production of hydrogen is necessary, it is isolated by various methods from the obtained synthesis gas (a mixture of H 2 and CO). An additional amount of hydrogen is obtained by converting CO in the presence of water vapor into hydrogen and CO 2 . These methods require the use of expensive catalysts and are characterized by high complexity and cumbersome equipment, large specific capital costs, which makes them unsuitable for creating small autonomous sources of synthesis gas and hydrogen.

Известен способ получения синтез-газа при горении, описанный в патенте РФ №2320531, С01В 3/36, B01J 7/00, опубл. 27.03.2008. Горение смеси углеводородного сырья и окислителя, взятых в отношении, соответствующем коэффициенту избытка окислителя менее 1, осуществляют в проточном двухкамерном реакторе в турбулентном режиме. Помимо указанной смеси в зону реакции подают перегретый водяной пар в количестве 5-20 мас.% по отношению к поданному углероду (в виде углеводородного сырья). Воспламенение трехкомпонентной смеси в первой камере сгорания производят струей горячего газа из внешнего источника, давление в котором при осуществлении воспламенения превышает давление в первой камере реактора. Продукты сгорания из первой камеры реактора через сопло с критическим перепадом давления направляют во вторую камеру и продолжают процесс до содержания кислорода в продуктах горения не более 0,3 об.%. Получают синтез-газ, в котором объемное отношение Н2/СО≈2,0.A known method of producing synthesis gas during combustion, described in the patent of the Russian Federation No. 2320531, C01B 3/36, B01J 7/00, publ. 03/27/2008. The combustion of a mixture of hydrocarbon feedstocks and an oxidizing agent taken in a ratio corresponding to an excess ratio of an oxidizing agent of less than 1 is carried out in a turbulent flow-through reactor in a turbulent mode. In addition to this mixture, superheated water vapor is supplied to the reaction zone in an amount of 5-20 wt.% With respect to the supplied carbon (in the form of hydrocarbon feed). Ignition of a three-component mixture in the first combustion chamber is carried out by a stream of hot gas from an external source, the pressure of which during the ignition is higher than the pressure in the first reactor chamber. The combustion products from the first reactor chamber through a nozzle with a critical pressure drop are sent to the second chamber and the process is continued until the oxygen content in the combustion products is not more than 0.3 vol.%. Get synthesis gas in which the volume ratio of H 2 / CO≈2.0.

Недостатком способа является сложность технологического процесса: во-первых, устойчивый режим горения поддерживается за счет струи горячего газа из дополнительного внешнего источника, во-вторых, для предотвращения сажеобразования и достижения требуемого соотношения Н2 и СО в получаемом синтез-газе необходимо подавать большое количество водяного пара в зону реакции. Устройство для осуществления способа-прототипа также отличается высокой сложностью - реактор выполнен по типу двухкамерного реактивного двигателя с высокой теплонапряженностью в камере сгорания, что требует использования специальных конструкционных материалов и сложных методов охлаждения.The disadvantage of this method is the complexity of the process: firstly, a stable combustion mode is maintained by a stream of hot gas from an additional external source, and secondly, to prevent soot formation and achieve the desired ratio of H 2 and CO in the resulting synthesis gas, a large amount of water steam to the reaction zone. The device for implementing the prototype method is also of high complexity - the reactor is designed as a two-chamber jet engine with high heat stress in the combustion chamber, which requires the use of special structural materials and complex cooling methods.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения синтез-газа является способ, описанный в патенте РФ №2374173, опубл. 27.11.2009, приоритет от 17.06.08 (способ-прототип). Конверсию смеси углеводородного сырья с окислителем с коэффициентом избытка окислителя менее 1 осуществляют при температуре менее 1100°С внутри одной или нескольких полостей, полностью или частично образованных материалом, проницаемым для смеси углеводородного сырья с окислителем, причем ввод смеси углеводородного сырья с окислителем производят через проницаемое дно полости/полостей, или через проницаемые стенки полости/полостей, или через проницаемые стенки и дно полости/полостей, а вывод продуктов горения - через верхнее сечение полости/полостей.Closest to the proposed method for producing synthesis gas is the method described in the patent of the Russian Federation No. 2374173, publ. 11/27/2009, priority of 06/17/08 (prototype method). The conversion of a mixture of hydrocarbon feedstocks with an oxidizing agent with an excess coefficient of oxidizing agent of less than 1 is carried out at a temperature of less than 1100 ° C inside one or more cavities formed completely or partially by a material permeable to a mixture of hydrocarbon feedstocks with an oxidizing agent, and the mixture of hydrocarbon feedstocks with an oxidizing agent is introduced through a permeable bottom cavity / cavities, or through the permeable walls of the cavity / cavities, or through the permeable walls and the bottom of the cavity / cavities, and the output of the combustion products through the upper section of the floor STI / cavities.

Недостатками способа-прототипа являются невозможность достижения достаточно низких значений коэффициента избытка окислителя, оптимальных для получения синтез-газа, и недостаточно полная конверсия углеводородного сырья, что приводит к снижению выхода синтез-газа и высокому содержанию непрореагировавших углеводородов, прежде всего метана, в получаемом синтез-газе.The disadvantages of the prototype method are the impossibility of achieving sufficiently low values of the excess coefficient of the oxidizing agent, optimal for producing synthesis gas, and insufficiently complete conversion of hydrocarbon raw materials, which leads to a decrease in the yield of synthesis gas and a high content of unreacted hydrocarbons, primarily methane, in the resulting synthesis gas.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого способа получения синтез-газа, который обеспечит возможность достижения более низких значений коэффициента избытка окислителя и более полную конверсию углеводородного сырья, и, как следствие, повышение выхода синтез-газа и снижение содержания углеводородов в получаемом синтез-газе.The objective of the invention is to develop such a method for producing synthesis gas, which will provide the ability to achieve lower values of the coefficient of excess oxidizing agent and a more complete conversion of hydrocarbon raw materials, and, as a result, increase the yield of synthesis gas and reduce the content of hydrocarbons in the resulting synthesis gas.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом получения синтез-газа при горении смеси углеводородного сырья с окислителем с мольным отношением углеводородного сырья к окислителю менее 1 при температуре менее 1100°С внутри одной или нескольких полостей, образованных материалом, проницаемым для смеси углеводородного сырья с окислителем, отличающимся тем, что в качестве проницаемого материала полости используется пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана с размером пор 1-1000 мкм, на внутреннюю поверхность которого нанесен каталитически активный компонент, выбранный из металлов VIII группы Ni, Pd, Pt, Fe, Co с концентрацией в пределах 0,03-10 мас.% в расчете на массу проницаемого материала.The solution of this problem is achieved by the proposed method for producing synthesis gas by burning a mixture of hydrocarbon feed with an oxidizing agent with a molar ratio of hydrocarbon feed to the oxidizing agent less than 1 at a temperature of less than 1100 ° C inside one or more cavities formed by a material permeable to a mixture of hydrocarbon feed with an oxidizing agent in that a aluminosilicate ceramic plate with a layer of alumina modified with lanthanum oxide is used as the permeable material of the cavity with a pore size of 1-1000 μm, on the inner surface of which is applied a catalytically active component selected from metals of group VIII of Ni, Pd, Pt, Fe, Co with a concentration in the range of 0.03-10 wt.% based on the weight of the permeable material.

Катализаторы готовили методом совместной пропитки носителя по влагоемкости водным раствором исходной металлсодержащей соли. В качестве исходных солей соответствующих металлов были использованы:The catalysts were prepared by co-impregnating the carrier in terms of moisture capacity with an aqueous solution of the initial metal-containing salt. As starting salts of the corresponding metals were used:

никель азотнокислый шестиводный  nickel nitrate hexahydrate Ni(NO3)2⋅6H2ONi (NO 3 ) 2 ⋅ 6H 2 O платинохлористо-водородная кислота  hydrochloric platinum chloride H2PtCl6 H 2 PtCl 6 палладийхлористо-водородная кислота- palladium hydrochloric acid H2PdCl6 H 2 PdCl 6

Расчет количества исходной соли, требуемой для приготовления катализатора, содержащего n, мас.%, активного компонента, проводили следующим образом:The calculation of the amount of the initial salt required for the preparation of the catalyst containing n, wt.%, The active component was carried out as follows:

- определение массы металла (mMe):- determination of the mass of metal (m Me ):

Figure 00000001
Figure 00000001

где mносителя - масса используемого носителя;where m of the medium is the mass of the medium used;

- вычисление массы соли металла (mсоли), необходимой для введения данной массы металла:- calculation of the mass of a metal salt (m salt ) required for the introduction of a given mass of metal:

Figure 00000002
Figure 00000002

где MMe - молярная масса металла, г/моль, Мсоли - молярная масса соответствующей соли, г/моль.where M Me is the molar mass of the metal, g / mol, M salt is the molar mass of the corresponding salt, g / mol.

Определенное таким образом требуемое количество исходной соли растворяли в воде, объем которой брали исходя из массы используемого носителя и его влагоемкости. Полученным раствором проводили пропитку носителя.The required amount of the starting salt thus determined was dissolved in water, the volume of which was taken based on the mass of the carrier used and its moisture capacity. The resulting solution was used to impregnate the carrier.

После пропитки образцы катализаторов сушили при температуре 120°С в течение 3 часов.After impregnation, the catalyst samples were dried at a temperature of 120 ° C for 3 hours.

Предварительную обработку катализаторов проводили следующим образом. Прокаливание образцов на воздухе и осуществляли в течение двух часов при температуре 300°С, а затем в течение еще двух часов при температуре 600°С и 4 часов при 900°С.The preliminary processing of the catalysts was carried out as follows. The samples were calcined in air and carried out for two hours at a temperature of 300 ° C, and then for another two hours at a temperature of 600 ° C and 4 hours at 900 ° C.

Предлагаемые способ был разработан на основе детальных экспериментальных исследований влияния состава и концентрации наносимого катализатора на выход и состав получаемого синтез-газа.The proposed method was developed on the basis of detailed experimental studies of the effect of the composition and concentration of the applied catalyst on the yield and composition of the resulting synthesis gas.

Принципиальным результатом проведенных испытаний является установление возможности значительного снижения значения коэффициента избытка окислителя и повышения конверсии углеводородного сырья. Применение нанесенного Ni-содержащего катализатора позволило снизить достигаемое значение коэффициента избытка окислителя со значения 0,6 до значения 0,25. При этом концентрация водорода и монооксида углерода увеличилась с 10 и 10% до 28 и 15% соответственно.The principal result of the tests conducted is the establishment of the possibility of a significant reduction in the value of the coefficient of excess oxidizing agent and increase the conversion of hydrocarbon feedstocks. The use of supported Ni-containing catalyst allowed to reduce the achieved value of the coefficient of excess oxidizing agent from a value of 0.6 to a value of 0.25. The concentration of hydrogen and carbon monoxide increased from 10 and 10% to 28 and 15%, respectively.

Преимуществом заявленного решения является более высокий выход синтез-газа по сравнению с прототипом и более низкое содержание в получаемом синтез-газе непрореагировавших углеводородов.The advantage of the claimed solution is a higher yield of synthesis gas compared with the prototype and a lower content of unreacted hydrocarbons in the resulting synthesis gas.

Приводим для иллюстрации примеры осуществления способа:Here are illustrative examples of the method:

Пример 1Example 1

Проницаемая матрица - круглая пластина из перфорированной керамики толщиной 15 мм, пронизанная цилиндрическими каналами диаметром 1,2 мм.Permeable matrix - a round plate of perforated ceramic with a thickness of 15 mm, penetrated by cylindrical channels with a diameter of 1.2 mm.

Отношение суммарной площади сечения каналов к общей площади поверхности (пористость) - γ=Sc/S=0,25.The ratio of the total cross-sectional area of the channels to the total surface area (porosity) is γ = Sc / S = 0.25.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 683683 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,430.43 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 8888 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 9898 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 11eleven Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 6,76.7

Пример 2Example 2

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 1200 мкм. Нанесенный слой имеет развитую поверхность и высокую термическую стабильность (в т.ч. устойчив к спеканию), может служить хорошей основой для нанесения активных компонентов катализаторов различных типов. Нанесенный слой оксида алюминия сам по себе обладает некоторой активностью в парциальном окислении метана в синтез-газ в бедных смесях.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 1200 microns. The applied layer has a developed surface and high thermal stability (including resistance to sintering), can serve as a good basis for the deposition of the active components of various types of catalysts. The deposited alumina layer itself has some activity in the partial oxidation of methane to synthesis gas in lean mixtures.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 821821 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,590.59 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 95,395.3 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 9696 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 10,410,4 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 10,510.5

Пример 3Example 3

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 1200 мкм. Нанесенный слой имеет развитую поверхность и высокую термическую стабильность (в т.ч. устойчив к спеканию), может служить хорошей основой для нанесения активных компонентов катализаторов различных типов. Нанесен активный компонент Ni в количестве 2,5 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 1200 microns. The applied layer has a developed surface and high thermal stability (including resistance to sintering), can serve as a good basis for the deposition of the active components of various types of catalysts. The active component Ni was applied in an amount of 2.5 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °С:The surface temperature of the matrix, ° C: 821821 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,560.56 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 96,396.3 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 96,496.4 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 10,910.9 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 10,410,4

Пример 4Example 4

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 500 мкм. Нанесенный слой имеет развитую поверхность и высокую термическую стабильность (в т.ч. устойчив к спеканию), может служить хорошей основой для нанесения активных компонентов катализаторов различных типов. Нанесен активный компонент Ni в количестве 5,0 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 500 μm. The applied layer has a developed surface and high thermal stability (including resistance to sintering), can serve as a good basis for the deposition of the active components of various types of catalysts. The active component Ni was applied in an amount of 5.0 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 632632 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,280.28 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 93,1593.15 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 93,393.3 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 28,428,4 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 15,815.8

Пример 5Example 5

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 100 мкм. Нанесенный слой имеет развитую поверхность и высокую термическую стабильность (в т.ч. устойчив к спеканию), может служить хорошей основой для нанесения активных компонентов катализаторов различных типов. Нанесен активный компонент Ni в количестве 10,0 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 100 microns. The applied layer has a developed surface and high thermal stability (including resistance to sintering), can serve as a good basis for the deposition of the active components of various types of catalysts. The active component Ni was applied in an amount of 10.0 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °С:The surface temperature of the matrix, ° C: 615615 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,250.25 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 9090 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 9898 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 2727 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 11eleven

Пример 6Example 6

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 1 мкм. Нанесенный слой имеет развитую поверхность и высокую термическую стабильность (в т.ч. устойчив к спеканию), может служить хорошей основой для нанесения активных компонентов катализаторов различных типов. Нанесен активный компонент Pt в количестве 0,03 мас. % от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 1 μm. The applied layer has a developed surface and high thermal stability (including resistance to sintering), can serve as a good basis for the deposition of the active components of various types of catalysts. The active component Pt was applied in an amount of 0.03 wt. % by weight of permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 683683 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,250.25 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 3333 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 9595 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 55 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 66

Пример 7Example 7

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 10 мкм. Нанесенный слой имеет развитую поверхность и высокую термическую стабильность (в т.ч. устойчив к спеканию), может служить хорошей основой для нанесения активных компонентов катализаторов различных типов. Нанесен активный компонент Pd в количестве 1,0 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 10 μm. The applied layer has a developed surface and high thermal stability (including resistance to sintering), can serve as a good basis for the deposition of the active components of various types of catalysts. The active component Pd was applied in an amount of 1.0 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °С:The surface temperature of the matrix, ° C: 728728 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,220.22 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 4242 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 8686 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 9,89.8 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 9,99.9

Пример 8Example 8

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 1000 мкм. Нанесен активный компонент Ni в количестве 2,5 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic with a deposited layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 1000 μm. The active component Ni was applied in an amount of 2.5 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 821821 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,470.47 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 97,497.4 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 99,499,4 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 17,317.3 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 12,412,4

Пример 9Example 9

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 500 мкм. Нанесен активный компонент Fe в количестве 7,0 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 500 μm. The active component Fe is applied in an amount of 7.0 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 603603 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,430.43 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 98,598.5 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 97,597.5 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 15,415.4 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 12,312.3

Пример 10Example 10

Проницаемая матрица - пористая пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, размер пор 300 мкм. Нанесен активный компонент Со в количестве 2,0 мас.% от массы проницаемого материала.The permeable matrix is a porous plate made of aluminosilicate ceramic coated with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, pore size 300 microns. The active component Co was applied in an amount of 2.0 wt.% By weight of the permeable material.

Конвертируемый углеводородный газ - технический метан из баллона высокого давления согласно ТУ 51-841-87:Convertible hydrocarbon gas - technical methane from a high-pressure tank according to TU 51-841-87:

Площадь матрицы, см2 Matrix area, cm 2 19,6219.62 Температура поверхности матрицы, °СThe surface temperature of the matrix, ° C 803803 Достигнутое значение коэффициента избытка окислителяThe achieved value of the coefficient of excess oxidizer 0,370.37 Конверсия метана, %Methane Conversion,% 99,399.3 Конверсия кислорода, %The conversion of oxygen,% 99,099.0 Концентрация Н2 в продуктах, %The concentration of N 2 in products,% 19,719.7 Концентрация СО в продуктах, %The concentration of CO in the products,% 14,114.1

Таким образом, заявленный способ обеспечивает достижение существенно более низких значений коэффициента избытка окислителя при конверсии углеводородных газов в синтез-газ, что, в свою очередь, обеспечивает более высокую конверсию углеводородного газа. Как следствие, получены более высокие концентрации целевых продуктов - Н2 и СО при более низком содержании в полученном синтез-газе исходного углеводорода.Thus, the claimed method ensures the achievement of significantly lower values of the coefficient of excess oxidizing agent during the conversion of hydrocarbon gases to synthesis gas, which, in turn, provides a higher conversion of hydrocarbon gas. As a result, higher concentrations of the target products — H 2 and CO — were obtained with a lower content of the original hydrocarbon in the resulting synthesis gas.

Claims (1)

Способ получения синтез-газа при горении смеси углеводородного сырья с окислителем с мольным отношением углеводородного сырья к окислителю менее 1 при температуре менее 1100°С внутри одной или нескольких полостей, образованных материалом, проницаемым для смеси углеводородного сырья с окислителем, отличающийся тем, что в качестве проницаемого материала полости используется пластина из алюмосиликатной керамики с нанесенным слоем оксида алюминия, модифицированного оксидом лантана, с размером пор 1-1000 мкм, на внутреннюю поверхность которого нанесен каталитически активный компонент, выбранный из металлов VIII группы Ni, Pd, Pt, Fe, Co с концентрацией в пределах 0,03-10 мас.% в расчете на массу проницаемого материала.A method of producing synthesis gas by burning a mixture of hydrocarbons with an oxidizing agent with a molar ratio of hydrocarbons to oxidizing agents of less than 1 at a temperature of less than 1100 ° C inside one or more cavities formed by a material permeable to a mixture of hydrocarbons with an oxidizing agent, characterized in that as permeable cavity material, an aluminosilicate ceramic plate with a layer of alumina modified with lanthanum oxide, with a pore size of 1-1000 μm, is used on the inner surface of which deposited on catalytically active component selected from Group VIII metals Ni, Pd, Pt, Fe, Co at a concentration in the range 0,03-10 wt.% based on the weight of the permeable material.
RU2016129750A 2016-07-21 2016-07-21 Synthetic gas production method RU2644869C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129750A RU2644869C2 (en) 2016-07-21 2016-07-21 Synthetic gas production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129750A RU2644869C2 (en) 2016-07-21 2016-07-21 Synthetic gas production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016129750A RU2016129750A (en) 2018-01-29
RU2644869C2 true RU2644869C2 (en) 2018-02-14

Family

ID=61173931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016129750A RU2644869C2 (en) 2016-07-21 2016-07-21 Synthetic gas production method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644869C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769311C1 (en) * 2020-10-15 2022-03-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for producing hydrogen-containing gas

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1828449C (en) * 1988-05-02 1993-07-15 Энститю Франсэ Дю Петроль Burner of reactor for production of synthesis gas
WO1997022547A1 (en) * 1995-12-18 1997-06-26 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. A process for preparing synthesis gas
RU2151957C1 (en) * 1999-03-03 2000-06-27 Институт химической физики РАН им. Н.Н. Семенова Radiant burner
RU2374173C1 (en) * 2008-06-17 2009-11-27 Владимир Сергеевич Арутюнов Method of producing synthetic gas
WO2014180888A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the preparation of syngas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1828449C (en) * 1988-05-02 1993-07-15 Энститю Франсэ Дю Петроль Burner of reactor for production of synthesis gas
WO1997022547A1 (en) * 1995-12-18 1997-06-26 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. A process for preparing synthesis gas
RU2151957C1 (en) * 1999-03-03 2000-06-27 Институт химической физики РАН им. Н.Н. Семенова Radiant burner
RU2374173C1 (en) * 2008-06-17 2009-11-27 Владимир Сергеевич Арутюнов Method of producing synthetic gas
WO2014180888A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the preparation of syngas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769311C1 (en) * 2020-10-15 2022-03-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for producing hydrogen-containing gas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016129750A (en) 2018-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2558150C2 (en) Reforming catalyst
Ugarte et al. Dry reforming of biogas in fluidized bed: Process intensification
Seshan et al. Carbon dioxide reforming of methane in the presence of nickel and platinum catalysts supported on ZrO2
KR20060043195A (en) Catalyst configuration and methods for syngas production
JP5105420B2 (en) Water-gas shift noble metal catalyst having oxide support modified with rare earth elements
US4285837A (en) Catalyst for steam reforming of hydrocarbons
JP2014519463A (en) Metal-supported silica-based catalytic membrane reactor assembly
RU2123471C1 (en) Method of catalytic partial oxidation of hydrocarbons
Noronha et al. Catalytic performance of Pt/ZrO 2 and Pt/Ce-ZrO 2 catalysts on CO 2 reforming of CH 4 coupled with steam reforming or under high pressure
TWI373451B (en) Hydrogen production process
JP2005529824A (en) Suppression of methanation activity of platinum group metal catalysts for water-gas conversion
KR20230051151A (en) steam reforming
JPWO2005075344A1 (en) Carbon dioxide reforming method of hydrocarbons by selectively permeable membrane reactor
Roy et al. Effects of CeZrO2–Al2O3 support composition of metal-foam-coated Pd–Rh catalysts for the steam-biogas reforming reaction
RU2292237C1 (en) Catalyst, method for preparation thereof, and synthetic gas production process
RU2644869C2 (en) Synthetic gas production method
RU2325219C1 (en) Porous ceramic catalytical module and method of synthesis gas preparation in its presence
Guan et al. Catalytic combustion of methane over Pd-based catalyst supported on a macroporous alumina layer in a microchannel reactor
JP2024500507A (en) Methane reforming catalyst and its manufacturing method
Pavlova et al. Synthesis gas production from bio-oil: steam reforming of ethanol as a model compound
JP6694108B2 (en) Encapsulation catalyst for carbon dioxide reforming of methane and method for producing synthesis gas using the same
Lin et al. Hydrogen production from oxidative steam reforming of ethanol in a palladium–silver alloy composite membrane reactor
JP6933144B2 (en) Heterogeneous catalyst structure and its manufacturing method
KR101336765B1 (en) Catalyst for reforming of hydrocarbon to syngas and preparation method thereof
Tuti et al. Nickel supported on Y 2 O 3-ZrO 2 as highly selective and stable CO 2 methanation catalyst for in-situ propellant production on Mars