RU2659078C1 - Catalyst, method of catalyst preparation and method of oxidative conversion of hydrocarbons, hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons - Google Patents

Catalyst, method of catalyst preparation and method of oxidative conversion of hydrocarbons, hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
RU2659078C1
RU2659078C1 RU2016123882A RU2016123882A RU2659078C1 RU 2659078 C1 RU2659078 C1 RU 2659078C1 RU 2016123882 A RU2016123882 A RU 2016123882A RU 2016123882 A RU2016123882 A RU 2016123882A RU 2659078 C1 RU2659078 C1 RU 2659078C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
hydrocarbons
hydrogenation
oxidative conversion
carbon dioxide
Prior art date
Application number
RU2016123882A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016123882A (en
Inventor
Дмитрий Игоревич Потемкин
Павел Валерьевич Снытников
Владимир Александрович Собянин
Сергей Игоревич Усков
Ирина Хуссаинова
Марина Агаян
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Общество с ограниченной ответственностью "Уникат"
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 катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук, Общество с ограниченной ответственностью "Уникат" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2016123882A priority Critical patent/RU2659078C1/en
Publication of RU2016123882A publication Critical patent/RU2016123882A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2659078C1 publication Critical patent/RU2659078C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04Alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58Fabrics or filaments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C9/00Aliphatic saturated hydrocarbons
    • C07C9/02Aliphatic saturated hydrocarbons with one to four carbon atoms
    • C07C9/04Methane
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry; metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the conversion catalyst. Catalyst for the oxidative conversion of hydrocarbons and the hydrogenation of carbon oxides and/or hydrocarbons contains, as an active component, transition metals of the Periodic Table and the carrier, it is characterized in that, as a carrier, it contains monocrystalline alumina nanofibers, which have the diameter more than 3 nm and the length more than 100 nm. Method for the catalyst preparation, the method for the oxidative conversion of hydrocarbons, the method for hydrogenating carbon monoxide and/or carbon dioxide and/or hydrocarbons is claimed.
EFFECT: high activity, stability of the catalyst when carrying out these catalytic processes.
15 cl, 7 tbl, 13 ex

Description

Изобретение относится к катализатору и процессам каталитической окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и углеводородов. В частности, такие реакции, как паровая, углекислотная конверсии, парциальное окисление или автотермический риформинг углеводородов с получением синтез-газа, лежат в основе большинства крупнотоннажных процессов химической и нефтехимической промышленности.The invention relates to a catalyst and processes for catalytic oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons. In particular, reactions such as steam, carbon dioxide conversion, partial oxidation, or autothermal reforming of hydrocarbons to produce synthesis gas are the basis of most large-scale processes in the chemical and petrochemical industries.

Усовершенствование катализаторов и оптимизация параметров проведения этих процессов всегда имели стратегическое значение, способствуя ресурсо- и энергосбережению.Improving the catalysts and optimizing the parameters of these processes have always been of strategic importance, contributing to resource and energy conservation.

В последнее время большое внимание также стало уделяться проблеме утилизации оксидов углерода, в первую очередь улавливанию и вовлечению в оборот углекислого газа - одного из основных парниковых газов, приводящих к глобальному потеплению. Каталитическая конверсия СО2 в топливо (например, получение синтетического природного газа, метанола, диметилового эфира, синтез-газа) рассматривается как перспективный подход по его утилизации. В частности, каталитическая конверсия может применяться при переработке биогаза, одновременно содержащего метан и углекислый газ. В этой связи разработка активных, селективных и стабильных гетерогенных катализаторов, позволяющих минимизировать капитальные затраты и операционные издержки при проведении вышеперечисленных процессов, является крайне важной задачей.Recently, much attention has also been paid to the problem of utilizing carbon oxides, primarily the capture and involvement of carbon dioxide, one of the main greenhouse gases leading to global warming. The catalytic conversion of CO 2 in the fuel (e.g., receipt of synthetic natural gas, methanol, dimethyl ether, the synthesis gas) is regarded as a promising approach on its disposal. In particular, catalytic conversion can be used in the processing of biogas, simultaneously containing methane and carbon dioxide. In this regard, the development of active, selective and stable heterogeneous catalysts that minimize capital costs and operating costs during the above processes is an extremely important task.

В настоящее время известны катализаторы и способы проведения каталитических реакций окислительной конверсии углеводородов с применением нанесенных рутениевых, платиновых, родиевых, кобальтовых, никелевых катализаторов (Р.K. Cheekatamarla, C.M. Finnerty, Reforming catalysts for hydrogen generation in fuel cell applications // Journal of Power Sources, V. 160 Is. 1,2006, 490-499; EP 1586 535 A2; CN 102949994 (A); US 7449168, B01J 23/78, C01B 3/26, 11.11.2009). Недостатками известных катализаторов являются невысокая активность, зауглероживание катализаторов и спекание дисперсных металлических частиц в условиях протекания каталитической реакции.Currently, catalysts and methods for carrying out catalytic reactions of oxidative conversion of hydrocarbons using supported ruthenium, platinum, rhodium, cobalt, and nickel catalysts are known (P.K. Cheekatamarla, CM Finnerty, Reforming catalysts for hydrogen generation in fuel cell applications // Journal of Power Sources, V. 160 Is. 1,2006, 490-499; EP 1586 535 A2; CN 102949994 (A); US 7449168, B01J 23/78, C01B 3/26, 11.11.2009). The disadvantages of the known catalysts are low activity, carbonization of the catalysts and sintering of dispersed metal particles under the conditions of a catalytic reaction.

Известны также катализаторы и способы проведения гидрирования оксидов углерода и углеводородов (RU 2409878, Н01М 8/06, 20.01.2011; SU №780881, B01J 37/02, 1980). В частности, известны способы каталитической конверсии углекислого газа, где в качестве катализатора используются переходные металлы, например, Ru, Rh, Pt, Ni, Co, нанесенные на оксид алюминия (О.В. Крылов, А.Х. Мамедов, Гетерогенно-каталитические реакции диоксида углерода // Успехи химии, 1995, том 64, номер 9, страницы 935-959). Недостатками известных катализаторов являются невысокая конверсия углекислого газа, зауглероживание и снижение активности.Also known are catalysts and methods for the hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons (RU 2409878, НМ 8/06, 01/20/2011; SU No. 780881, B01J 37/02, 1980). In particular, methods for the catalytic conversion of carbon dioxide are known where transition metals, for example, Ru, Rh, Pt, Ni, Co supported on alumina, are used as catalyst (O.V. Krylov, A.Kh. Mamedov, Heterogeneous-catalytic carbon dioxide reactions // Uspekhi Khimii, 1995, Volume 64, Number 9, Pages 935-959). The disadvantages of the known catalysts are the low conversion of carbon dioxide, carbonization and reduced activity.

В основном, эти недостатки вызваны структурой используемого в катализаторах носителя, обычно представляющего собой агломераты из сферически подобных наноразмерных частиц, которые не обеспечивают сохранение высокой дисперсности, оптимального фазового состава нанесенных металлических частиц в процессе приготовления катализатора и в условиях протекания каталитических реакций.Basically, these drawbacks are caused by the structure of the support used in the catalysts, which usually consists of agglomerates of spherically similar nanosized particles, which do not ensure the preservation of high dispersion, the optimal phase composition of the supported metal particles during the preparation of the catalyst and under conditions of catalytic reactions.

В качестве прототипа был выбран 5 вес. % Rh/Al2O3 катализатор (J. Yu, Z. Zhang, F. Dallmann, J. Zhang, D. Miao, H. Xu, A. Goldbach, R. Dittmeyer, Facile synthesis of highly active Rh/Al2O3 steam reforming catalysts with preformed support by flame spray pyrolysis // Applied Catalysis B: Environmental 198 (2016) 171-179).As a prototype, 5 weight was selected. % Rh / Al 2 O 3 catalyst (J. Yu, Z. Zhang, F. Dallmann, J. Zhang, D. Miao, H. Xu, A. Goldbach, R. Dittmeyer, Facile synthesis of highly active Rh / Al 2 O 3 steam reforming catalysts with preformed support by flame spray pyrolysis // Applied Catalysis B: Environmental 198 (2016) 171-179).

Недостатками являются невысокая конверсия углекислого газа, зауглероживание и снижение активности.The disadvantages are the low conversion of carbon dioxide, carbonization and decreased activity.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности каталитической окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и углеводородов за счет разработки более эффективных катализаторов.The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the catalytic oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons by developing more efficient catalysts.

Технический результат - высокая активность, стабильность катализатора при проведении данных каталитических процессов.EFFECT: high activity, stability of the catalyst during these catalytic processes.

Задача решается благодаря использованию катализатора, содержащего в качестве активного компонента переходные металлы Периодической системы, преимущественно не менее одного переходного металла, выбранного из VIII группы Периодической системы, в количестве не менее 0,01 мас. %, и носителя, представляющего собой монокристаллические нановолокна оксида алюминия, преимущественно имеющих диаметр более 3 нм и длину более 100 нм (US Patent Application 2013/0192517 A1, C30B 9/00, 01.08.2013), которые в своем составе могут содержать переходные металлы и лантаноиды.The problem is solved through the use of a catalyst containing, as an active component, transition metals of the Periodic system, preferably at least one transition metal selected from group VIII of the Periodic system, in an amount of not less than 0.01 wt. %, and a carrier, which is single-crystal alumina nanofibers, mainly having a diameter of more than 3 nm and a length of more than 100 nm (US Patent Application 2013/0192517 A1, C30B 9/00, 01/01/2013), which may contain transition metals in their composition and lanthanides.

Задача решается также способом приготовления катализатора окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и углеводородов нанесением комплексных соединений переходных металлов, преимущественно не менее одного переходного металла, выбранного из VIII группы Периодической системы, в количестве не менее 0,01 мас. %, на носитель, представляющий собой монокристаллические нановолокна оксида алюминия, преимущественно имеющие диаметр более 3 нм и длину более 100 нм, которые в своем составе могут содержать переходные металлы и лантаноиды.The problem is also solved by the method of preparing a catalyst for the oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons by applying complex compounds of transition metals, preferably at least one transition metal selected from group VIII of the Periodic system, in an amount of at least 0.01 wt. %, on a carrier, which is single-crystal alumina nanofibers, mainly having a diameter of more than 3 nm and a length of more than 100 nm, which may contain transition metals and lanthanides in their composition.

Задача решается также способом окислительной конверсии углеводородов в присутствии катализатора, описанного выше, при температуре выше 20°С, при давлении выше 0,1 атм. В качестве окислителя преимущественно используют воду, и/или углекислый газ, и/или кислород, который может находиться в смеси с азотом, в качестве основных продуктов реакции могут образовываться водород, вода, монооксид углерода, углекислый газ, метан.The problem is also solved by the method of oxidative conversion of hydrocarbons in the presence of a catalyst described above, at a temperature above 20 ° C, at a pressure above 0.1 atm. Water and / or carbon dioxide and / or oxygen, which may be mixed with nitrogen, are predominantly used as an oxidizing agent; hydrogen, water, carbon monoxide, carbon dioxide, methane can be formed as the main reaction products.

Задача решается также способом гидрирования оксидов углерода и углеводородов в присутствии катализатора, описанного выше, при температуре выше 20°С, при давлении выше 0,1 атм. Для проведения гидрирования преимущественно используют водород, а основным продуктом является метан.The problem is also solved by the method of hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons in the presence of a catalyst described above, at a temperature above 20 ° C, at a pressure above 0.1 atm. Hydrogenation is predominantly used for hydrogenation, and methane is the main product.

На прототипе при 650°С даже при потоке 196000 см3г-1ч-1 не достигалось равновесное распределение продуктов и конверсия метана в ходе проведения реакции паровой конверсии метана. На катализаторе, приготовленном по примеру 2, достигалось равновесное распределение продуктов при потоках до 270000 см3г-1ч-1. Результат достигается за счет высокой активности и стабильности катализатора, что иллюстрируется примерами 11 и 12.On the prototype at 650 ° C, even with a flow of 196000 cm 3 g -1 h -1 the equilibrium distribution of products and the conversion of methane during the methane steam reforming reaction were not achieved. On the catalyst prepared according to example 2, an equilibrium distribution of products was achieved with flows up to 270,000 cm 3 g -1 h -1 . The result is achieved due to the high activity and stability of the catalyst, as illustrated by examples 11 and 12.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами по приготовлению катализаторов и примерами, описывающими результаты испытаний катализаторов в окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и углеводородов.The invention is illustrated by the following examples for the preparation of catalysts and examples describing the test results of the catalysts in the oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons.

I. Приготовление катализаторовI. Preparation of catalysts

Пример 1.Example 1

Получение образца 0.3 мас. % Rh/Нановолокна оксида алюминия.Obtaining a sample of 0.3 wt. % Rh / Alumina Nanofibers.

0,100 г нитрата родия (III) гидрата растворяют в 75 мл воды, далее в раствор помещают 10 г нановолокон оксида алюминия, высушивают при 110°С и прокаливают при 400°С.0.100 g of rhodium (III) nitrate hydrate is dissolved in 75 ml of water, then 10 g of aluminum oxide nanofibers are placed in the solution, dried at 110 ° C and calcined at 400 ° C.

Пример 2.Example 2

Получение образца 37 мас. % Ni/Нановолокна оксида алюминия.Obtaining a sample of 37 wt. % Ni / Nano alumina.

5,7 г [Ni(NO3)2⋅6H2O] и 1,2 г глицина растворяют в 15 мл воды. В полученный раствор помещают 2 г нановолокон оксида алюминия, после чего на 30 мин помещают в печь, разогретую до 400°С. Далее восстанавливают при 700°С в токе 10%Н2 в Ar в течение 4 ч.5.7 g of [Ni (NO 3 ) 2 ⋅ 6H 2 O] and 1.2 g of glycine are dissolved in 15 ml of water. 2 g of aluminum oxide nanofibers are placed in the resulting solution, after which they are placed in a furnace heated to 400 ° C for 30 minutes. Then restore at 700 ° C in a stream of 10% H 2 in Ar for 4 hours

Пример 3.Example 3

Получение образца 37 мас. % Ni/Нановолокна оксида алюминия с содержанием церия.Obtaining a sample of 37 wt. % Ni / Nanofiber of alumina with cerium content.

5,7 г [Ni(NO3)2⋅6H2O] и 1,2 г глицина растворяют в 15 мл воды. В полученный раствор помещают 2 г нановолокон оксида алюминия, содержащие в своем составе 0,1 мас. % церия, после чего на 30 мин помещают в печь, разогретую до 400°С. Далее восстанавливают при 500°С в токе 10%Н2 в Ar в течение 4 ч.5.7 g of [Ni (NO 3 ) 2 ⋅ 6H 2 O] and 1.2 g of glycine are dissolved in 15 ml of water. 2 g of aluminum oxide nanofibers containing 0.1 wt. % cerium, after which it is placed for 30 minutes in a furnace heated to 400 ° C. Then restore at 500 ° C in a stream of 10% H 2 in Ar for 4 hours

Пример 4.Example 4

Получение образца 20 мас. % Ni/Нановолокна оксида алюминия.Obtaining a sample of 20 wt. % Ni / Nano alumina.

2,7 г [Ni(NO3)2⋅6H2O] растворяют в 15 мл воды. В полученный раствор помещают 2 г нановолокон оксида алюминия, после чего на 30 мин помещают в печь, разогретую до 400°С. Далее восстанавливают при 500°С в токе 10%Н2 в Ar в течение 4 ч.2.7 g of [Ni (NO 3 ) 2 ⋅ 6H 2 O] are dissolved in 15 ml of water. 2 g of aluminum oxide nanofibers are placed in the resulting solution, after which they are placed in a furnace heated to 400 ° C for 30 minutes. Then restore at 500 ° C in a stream of 10% H 2 in Ar for 4 hours

Пример 5.Example 5

Получение образца 15 мас. % Ni/Нановолокна оксида алюминия с содержанием хрома.Obtaining a sample of 15 wt. % Ni / Nano alumina with chromium content.

1,8 г [Ni(NO3)2⋅6H2O] растворяют в 50 мл воды. В полученный раствор помещают 2 г нановолокон оксида алюминия, содержащие 1 мас. % хрома, и по каплям прикапывают 17 мл 1 моль/л раствора гидроксида натрия. После этого нановолокна извлекают из раствора и на 30 мин помещают в печь, разогретую до 400°С. Далее восстанавливают при 500°С в токе 10%H2 в Ar в течение 4 ч.1.8 g of [Ni (NO 3 ) 2 ⋅ 6H 2 O] are dissolved in 50 ml of water. 2 g of aluminum oxide nanofibers containing 1 wt. % chromium, and 17 ml of a 1 mol / L sodium hydroxide solution are added dropwise dropwise. After this, the nanofibers are removed from the solution and placed for 30 minutes in a furnace heated to 400 ° C. Then restore at 500 ° C in a stream of 10% H 2 in Ar for 4 hours

Пример 6.Example 6

Получение образца 0.3 мас. % Pt-0.3 мас. %Со/Нановолокна оксида алюминия.Obtaining a sample of 0.3 wt. % Pt-0.3 wt. % Co / Nanofiber of alumina.

0,080 г гексахлороплатината натрия и 0,10 г нитрата кобальта (II) растворяют в 75 мл воды, далее в раствор помещают 10 г нановолокон оксида алюминия, высушивают при 110°С и прокаливают при 400°С.0.080 g of sodium hexachloroplatinate and 0.10 g of cobalt (II) nitrate are dissolved in 75 ml of water, then 10 g of aluminum oxide nanofibers are placed in the solution, dried at 110 ° C and calcined at 400 ° C.

II. Испытание катализаторовII. Catalyst Testing

Пример 7.Example 7

Окислительная конверсия углеводородов иллюстрируется на примере паровой конверсии метана. Процесс проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 2, при температуре 650°С, при скорости 135000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 33.3 об. % СН4 и 66.7 об. % H2O. Полученные результаты приведены в таблице 1.The oxidative conversion of hydrocarbons is illustrated by the example of steam methane conversion. The process is carried out with a catalyst prepared in accordance with example 2, at a temperature of 650 ° C, at a speed of 135,000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 33.3 vol. % CH 4 and 66.7 vol. % H 2 O. The results are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 8.Example 8

Процесс гидрирования углекислого газа в присутствии метана проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 3, при температуре 410°С, при скорости 34000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 8,2 об. % CO2, 38,2 об. % Н2, 2 об. % СН4, 51,6 об. % N2. Полученные результаты приведены в таблице 2.The process of hydrogenation of carbon dioxide in the presence of methane is carried out with a catalyst prepared in accordance with example 3, at a temperature of 410 ° C, at a speed of 34000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 8.2 vol. % CO 2 , 38.2 vol. % H 2 , 2 vol. % CH 4, 51.6 vol. % N 2 . The results are shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Пример 9.Example 9

Процесс гидрирования углекислого газа проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 3, при температуре 395°С, при скорости 34000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 8,2 об. % СО2, 38,2 об. % Н2, 53,6 об. % N2 Полученные результаты приведены в таблице 3.The process of hydrogenation of carbon dioxide is carried out with a catalyst prepared in accordance with example 3, at a temperature of 395 ° C, at a speed of 34000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 8.2 vol. % CO 2 , 38.2 vol. % H 2 , 53.6 vol. % N 2 The results are shown in table 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 10.Example 10

Процесс гидрирования пропана проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 3, при температуре 400°С, при скорости 25000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 10 об. % C3H8, 50 об. % СН4, 30 об. % Н2, 10 об. % N2. Полученные результаты приведены в таблице 4.Process of hydrogenation of propane is conducted with the catalyst prepared according to Example 3 at a temperature of 400 ° C at a rate of 25,000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 10 vol. % C 3 H 8 , 50 vol. % CH 4 , 30 vol. % H 2 , 10 vol. % N 2 . The results are shown in table 4.

Figure 00000004
Figure 00000004

Таким образом, как видно из примеров и таблиц, предлагаемое изобретение позволяет эффективно осуществлять процессы окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и углеводородов.Thus, as can be seen from the examples and tables, the present invention allows to effectively carry out the processes of oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons.

Пример 11, который доказывает достижение высокой стабильности катализатора по сравнению с прототипомExample 11, which proves the achievement of high stability of the catalyst compared to the prototype

Пример 11.Example 11

Стабильность катализатора иллюстрируется на примере паровой конверсии метана в течение 90 ч. Процесс проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 2, при температуре 650°С, при скорости 135000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 33.3 об. % СН4 и 66.7 об. % H2O Полученные результаты приведены в таблице 5.The stability of the catalyst is illustrated by the example of methane steam reforming for 90 hours. The process is carried out with a catalyst prepared in accordance with Example 2 at a temperature of 650 ° C, at a speed of 135,000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 33.3 vol. % CH 4 and 66.7 vol. % H 2 O The results are shown in table 5.

Figure 00000005
Figure 00000005

Примеры 12 и 13 доказывают высокую активность катализатора в гидрировании оксидов углеродаExamples 12 and 13 prove the high activity of the catalyst in the hydrogenation of carbon oxides.

Пример 12.Example 12

Процесс гидрирования моноксида углерода проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 3, при температуре 300°С, при скорости 29000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 2 об. % СО, 98 об. % Н2. Полученные результаты приведены в таблице 6.The process of hydrogenation of carbon monoxide is carried out with a catalyst prepared in accordance with example 3, at a temperature of 300 ° C, at a speed of 29000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 2 vol. % СО, 98 vol. % H 2 . The results are shown in table 6.

Figure 00000006
Figure 00000006

Пример 13.Example 13

Процесс гидрирования моноксида и диоксида углерода проводят с катализатором, приготовленным в соответствии с примером 3, при температуре 300°С, при скорости 29000 см3г-1ч-1 и атмосферном давлении. Реакционная газовая смесь состоит из: 1 об. % СО, 1 об. % CO2, 98 об. % Н2. Полученные результаты приведены в таблице 7.The hydrogenation process of carbon monoxide and carbon dioxide is carried out with a catalyst prepared in accordance with example 3, at a temperature of 300 ° C, at a speed of 29,000 cm 3 g -1 h -1 and atmospheric pressure. The reaction gas mixture consists of: 1 vol. % CO, 1 vol. % CO 2 , 98 vol. % H 2 . The results are shown in table 7.

Figure 00000007
Figure 00000007

Таким образом, как видно из примеров и таблиц, предлагаемое изобретение позволяет эффективно осуществлять процессы окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и углеводородов.Thus, as can be seen from the examples and tables, the present invention allows to effectively carry out the processes of oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons.

Claims (15)

1. Катализатор окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и/или углеводородов, содержащий в качестве активного компонента переходные металлы Периодической системы и носитель, отличающийся тем, что в качестве носителя он содержит монокристаллические нановолокна оксида алюминия, имеющие диаметр более 3 нм и длину более 100 нм.1. The catalyst for the oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and / or hydrocarbons, containing as an active component transition metals of the Periodic system and a carrier, characterized in that it contains monocrystalline alumina nanofibers having a diameter of more than 3 nm and a length of more than 100 as a carrier nm 2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит активный компонент в количестве не менее 0,01 мас. %.2. The catalyst according to claim 1, characterized in that it contains the active component in an amount of at least 0.01 wt. % 3. Способ приготовления катализатора окислительной конверсии углеводородов и гидрирования оксидов углерода и/или углеводородов нанесением активного компонента - переходных металлов Периодической системы на носитель, отличающийся тем, что катализатор готовят нанесением комплексных соединений переходных металлов на монокристаллические нановолокна оксида алюминия, имеющие диаметр более 3 нм и длину более 100 нм.3. A method of preparing a catalyst for the oxidative conversion of hydrocarbons and hydrogenation of carbon oxides and / or hydrocarbons by applying the active component of the transition metals of the Periodic system to a support, characterized in that the catalyst is prepared by applying complex compounds of transition metals to single crystal alumina nanofibers having a diameter of more than 3 nm and length over 100 nm. 4. Способ приготовления катализатора по п. 3, отличающийся тем, что активный компонент наносят в количестве не менее 0,01 мас. %.4. The method of preparation of the catalyst according to p. 3, characterized in that the active component is applied in an amount of not less than 0.01 wt. % 5. Способ окислительной конверсии углеводородов в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют катализатор по пп. 1, 2 или приготовленный по пп. 3, 4.5. The method of oxidative conversion of hydrocarbons in the presence of a catalyst, characterized in that the catalyst used is the catalyst according to claims. 1, 2 or prepared according to paragraphs. 3, 4. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют воду и/или углекислый газ и/или кислород.6. The method according to p. 5, characterized in that as the oxidizing agent use water and / or carbon dioxide and / or oxygen. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют кислород в смеси с азотом.7. The method according to p. 5, characterized in that oxygen is used as an oxidizing agent in a mixture with nitrogen. 8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве основных продуктов реакции образуются водород и/или вода и монооксид углерода и/или углекислый газ и/или метан.8. The method according to p. 5, characterized in that hydrogen and / or water and carbon monoxide and / or carbon dioxide and / or methane are formed as the main reaction products. 9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре выше 20°С.9. The method according to p. 5, characterized in that the process is carried out at a temperature above 20 ° C. 10. Способ по п. 5, отличающийся тем, что процесс проводят при давлении выше 0,1 атм.10. The method according to p. 5, characterized in that the process is carried out at a pressure above 0.1 atm. 11. Способ гидрирования монооксида углерода и/или диоксида углерода и/или углеводородов в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют катализатор по пп. 1, 2 или приготовленный по пп. 3, 4.11. The method of hydrogenation of carbon monoxide and / or carbon dioxide and / or hydrocarbons in the presence of a catalyst, characterized in that the catalyst used is the catalyst according to claims. 1, 2 or prepared according to paragraphs. 3, 4. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что для проведения гидрирования используют водород.12. The method according to p. 11, characterized in that hydrogen is used for the hydrogenation. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что основным продуктом гидрирования является метан.13. The method according to p. 11, characterized in that the main hydrogenation product is methane. 14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре выше 20°С.14. The method according to p. 11, characterized in that the process is carried out at a temperature above 20 ° C. 15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что процесс проводят при давлении выше 0,1 атм.15. The method according to p. 11, characterized in that the process is carried out at a pressure above 0.1 atm.
RU2016123882A 2016-06-15 2016-06-15 Catalyst, method of catalyst preparation and method of oxidative conversion of hydrocarbons, hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons RU2659078C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123882A RU2659078C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Catalyst, method of catalyst preparation and method of oxidative conversion of hydrocarbons, hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123882A RU2659078C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Catalyst, method of catalyst preparation and method of oxidative conversion of hydrocarbons, hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016123882A RU2016123882A (en) 2017-12-20
RU2659078C1 true RU2659078C1 (en) 2018-06-28

Family

ID=60718234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123882A RU2659078C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Catalyst, method of catalyst preparation and method of oxidative conversion of hydrocarbons, hydrogenation of carbon oxides and hydrocarbons

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2659078C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780881A1 (en) * 1979-01-02 1980-11-23 Предприятие П/Я А-1676 Catalyst for hydrogenation of aromatic hydrocarbons and cleaning gases from oxygen and carbon dioxide and method of producing it
RU2409878C2 (en) * 2005-09-02 2011-01-20 Хальдор Топсеэ А/С Method and catalyst for hydrogenating carbon oxides
RU2414296C1 (en) * 2009-10-29 2011-03-20 Инфра Текнолоджиз Лтд. Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2 and preparation method thereof
US20130192517A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Anf Technology Limited Method And System For Alumina Nanofibers Synthesis From Molten Aluminum
WO2014011646A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-16 Siluria Technologies, Inc. Natural gas processing and systems
RU2012141952A (en) * 2010-03-02 2014-04-10 Кинг Абдулла Юнивесити Ов Сайенс Энд Текнолэджи SILICON OXIDE FIBER NANOPARTICLES WITH DEVELOPED SURFACE
RU2579144C2 (en) * 2009-12-15 2016-04-10 ЭсДиСиМАТИРИАЛЗ, ИНК. Application and securing of radioactive material

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780881A1 (en) * 1979-01-02 1980-11-23 Предприятие П/Я А-1676 Catalyst for hydrogenation of aromatic hydrocarbons and cleaning gases from oxygen and carbon dioxide and method of producing it
RU2409878C2 (en) * 2005-09-02 2011-01-20 Хальдор Топсеэ А/С Method and catalyst for hydrogenating carbon oxides
RU2414296C1 (en) * 2009-10-29 2011-03-20 Инфра Текнолоджиз Лтд. Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2 and preparation method thereof
RU2579144C2 (en) * 2009-12-15 2016-04-10 ЭсДиСиМАТИРИАЛЗ, ИНК. Application and securing of radioactive material
RU2012141952A (en) * 2010-03-02 2014-04-10 Кинг Абдулла Юнивесити Ов Сайенс Энд Текнолэджи SILICON OXIDE FIBER NANOPARTICLES WITH DEVELOPED SURFACE
US20130192517A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Anf Technology Limited Method And System For Alumina Nanofibers Synthesis From Molten Aluminum
WO2014011646A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-16 Siluria Technologies, Inc. Natural gas processing and systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Маркова Е.Б. и др. Исследование нановолокнистых катализаторов на основе оксидов алюминия и титана в реакции крекинга пропана. Бутлеровские чтения, 2013, т. 34, N 4, с. 69-74. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016123882A (en) 2017-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Remarkably efficient and stable Ni/Y2O3 catalysts for CO2 methanation: Effect of citric acid addition
Lu et al. Metal (Fe, Co, Ce or La) doped nickel catalyst supported on ZrO2 modified mesoporous clays for CO and CO2 methanation
Demsash et al. Ruthenium doped nickel-alumina-ceria catalyst in glycerol steam reforming
Adhikari et al. Production of hydrogen by steam reforming of glycerin over alumina-supported metal catalysts
Palma et al. Enhancing Pt-Ni/CeO2 performances for ethanol reforming by catalyst supporting on high surface silica
Fierro et al. Ethanol oxidative steam reforming over Ni-based catalysts
Therdthianwong et al. Synthesis gas production from dry reforming of methane over Ni/Al2O3 stabilized by ZrO2
Shao et al. Hydrogen production from steam reforming of glycerol over Ni/CeZrO catalysts
Therdthianwong et al. Improvement of coke resistance of Ni/Al2O3 catalyst in CH4/CO2 reforming by ZrO2 addition
de Araújo Moreira et al. Highly stable low noble metal content rhodium-based catalyst for the dry reforming of methane
Biswas et al. Oxidative steam reforming of ethanol over Ni/CeO2-ZrO2 catalyst
Wang et al. Thermally stable Ir/Ce 0.9 La 0.1 O 2 catalyst for high temperature methane dry reforming reaction
Mao et al. Coke-resistance over Rh–Ni bimetallic catalyst for low temperature dry reforming of methane
Sajjadi et al. Sol–gel synthesis of Ni–Co/Al2O3–MgO–ZrO2 nanocatalyst used in hydrogen production via reforming of CH4/CO2 greenhouse gases
Le et al. The impact of Ce‐Zr addition on nickel dispersion and catalytic behavior for CO2 methanation of Ni/AC catalyst at low temperature
Lin et al. Hydrogen production in steam reforming of glycerol by conventional and membrane reactors
Aramouni et al. Eclectic trimetallic Ni–Co–Ru catalyst for the dry reforming of methane
Gallegos-Suárez et al. Efficient hydrogen production from glycerol by steam reforming with carbon supported ruthenium catalysts
Chava et al. Effect of calcination time on the catalytic activity of Ni/γ-Al2O3 cordierite monolith for dry reforming of biogas
Karatzas et al. Hydrogen generation from n-tetradecane, low-sulfur and Fischer–Tropsch diesel over Rh supported on alumina doped with ceria/lanthana
Kang et al. Mixed and autothermal reforming of methane with supported Ni catalysts with a core/shell structure
AU2011357640B2 (en) Nickel-M-alumina xerogel catalyst, method for preparing same, and method for preparing methane using the catalyst
Jabotra et al. CO2/CO methanation over Ru and Ni supported γ-Al2O3: A study on the effect of the stoichiometry of reactant gases
Marinoiu et al. Carbon dioxide conversion to methane over supported nickel base catalysts
Bosomoiu et al. Studies on combustion catalytic activity of some pure and doped lanthanum cobaltites