RU2682576C1 - Methane conversion method - Google Patents
Methane conversion method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682576C1 RU2682576C1 RU2017136373A RU2017136373A RU2682576C1 RU 2682576 C1 RU2682576 C1 RU 2682576C1 RU 2017136373 A RU2017136373 A RU 2017136373A RU 2017136373 A RU2017136373 A RU 2017136373A RU 2682576 C1 RU2682576 C1 RU 2682576C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- gas
- nickel
- containing catalyst
- solid waste
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 23
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C01B3/32—Production 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
- C01B3/34—Production 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
- C01B3/38—Production 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/34—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
- C10G9/36—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам каталитической конверсии метана и может быть использовано в топливной, химической и металлургической промышленности.The invention relates to methods for the catalytic conversion of methane and can be used in the fuel, chemical and metallurgical industries.
Известен способ конверсии метана, включающий взаимодействие метана с водяным паром на катализаторе, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с, температуре расплава 1250-1400°С с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха. (Патент РФ №2517505, от 26.12.2012, опубл. 27.05.2014 Бюл. №15)A known method for the conversion of methane, including the interaction of methane with water vapor on a catalyst, characterized in that the liquid slag of copper production is used as a catalyst, through which a steam-gas mixture is blown for 1-1.5 s, melt temperature 1250-1400 ° C followed by catalyst regeneration by periodically purging it with atmospheric oxygen. (RF patent No. 2517505, dated December 26, 2012, published on 05.27.2014 Bull. No. 15)
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ конверсии метана (Патент РФ №2241657 от 16.04.2001, дата публикации 20.06. 2003, Бюл. №17) включающий взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе при соотношении пар : газ (0,9-1,2):1, а в качестве катализатора используется жидкая никельсодержащая медь, через которую продувают парогазовую смесь. Время пребывания смеси в расплаве не менее 0,5 сек., температура расплава 1250-1400°С.The closest in technical essence and the achieved result is the methane conversion method (RF Patent No. 2241657 dated 04/16/2001, publication date 06/20/2003, Bull. No. 17) involving the interaction of methane with water vapor on a nickel-containing catalyst at a steam: gas ratio (0, 9-1.2): 1, and a liquid nickel-containing copper is used as a catalyst, through which a vapor-gas mixture is blown. The residence time of the mixture in the melt is at least 0.5 sec., The melt temperature is 1250-1400 ° C.
Недостатками данного способа являются большие энергозатраты на нагрев реагентов.The disadvantages of this method are the high energy consumption for heating the reagents.
Задачей изобретения является удешевление процесса.The objective of the invention is to reduce the cost of the process.
Достигается это тем, что согласно заявленному способу конверсии метана, включающему взаимодействие метана с газом на никельсодержащем катализаторе, при использовании газа от сжигания твердых бытовых отходов в печах газификации, которые смешивают с метаном на никельсодержащем катализаторе при отношении суммы массовых частей (Н2О+СО) в газе от сжигания твердых бытовых отходов к метану (СН4)-(0,85-1,25):1 при температуре 900-1400°С.This is achieved by the fact that according to the claimed method of methane conversion, comprising reacting methane with gas on a nickel-containing catalyst, using gas from burning solid waste in gasification furnaces, which are mixed with methane on a nickel-containing catalyst with respect to the sum of mass parts (H 2 O + CO ) in gas from the incineration of municipal solid waste to methane (СН 4 ) - (0.85-1.25): 1 at a temperature of 900-1400 ° С.
Конверсия метана в синтез-газ (СО+Н2) одна из важнейших химических реакций, пригодная для промышленного получения водорода и дающая начало синтезу углеводородов (жидкое топливо) и других технически ценных продуктов. Существует три метода окислительной конверсии метана в синтез-газ [1]:The conversion of methane to synthesis gas (CO + H 2 ) is one of the most important chemical reactions suitable for the industrial production of hydrogen and giving rise to the synthesis of hydrocarbons (liquid fuel) and other technically valuable products. There are three methods for the oxidative conversion of methane to synthesis gas [1]:
паровая конверсияsteam conversion
парциальное окисление кислородомpartial oxygenation
углекислотная конверсияcarbon dioxide conversion
Отходящие газы от сжигания твердых бытовых отходов в печах газификации имеют следующий состав: СО, СО2, Н2, Н2Опар, N2. Температура отходящих газов в зависимости от типа используемых печей лежит в пределах от 850 до 1400°С.The waste gases from the incineration of municipal solid waste in gasification furnaces have the following composition: СО, СО 2 , Н 2 , Н 2 О steam , N 2 . The temperature of the exhaust gases, depending on the type of furnace used, ranges from 850 to 1400 ° C.
В связи с практически полным отсутствием чистого кислорода в отходящих газах от сжигания твердых бытовых отходов в печах газификации, реакции конверсии метана которые могут проходить являются 1 и 3.Due to the almost complete absence of pure oxygen in the exhaust gases from the burning of municipal solid waste in gasification furnaces, the methane conversion reactions that can take place are 1 and 3.
Ниже 0,85 в отношении суммы массовых частей (Н2О+СО) в газе от сжигания твердых бытовых отходов к метану (СН4) приводит к необоснованному расходу метана при прохождении реакций 1, 3, а при увеличении его выше 1,25 приводит к не полному прохождению этих реакций. При снижении температуры меньше 900°С выход СО и Н2 по реакциям 1, 3 резко снижается, а увеличение температуры выше 1400°С приведет к снижению стойкости катализатора.Below 0.85, with respect to the sum of the mass parts (H 2 O + CO) in the gas from the incineration of municipal solid waste to methane (CH 4 ), methane consumption is unreasonable during
Опыты по получению синтез-газа из отходящих газов печей газификации твердых бытовых отходов и метана проводили на синтезированных газах по составу близких к составу газов полученных при сжигании твердых бытовых отходов в печах газификации. Для осуществления процесса была изготовлено устройство, изображенное на фиг. The experiments on obtaining synthesis gas from the exhaust gases of gasification furnaces for solid domestic wastes and methane were carried out on synthesized gases with a composition similar to the composition of gases obtained by burning solid wastes in gasification furnaces. To carry out the process, the device shown in FIG.
Устройство изготовлено из алунда 1 с двумя вставленными в него алундовыми трубками для ввода смеси газов (газа близкого по составу близкого от печи газификации+метан) и вывода синтез-газа. При прохождении через устройство смесь газов обтекает никельсодержащий катализатор 2. В конечных продуктах определяли содержание СО, Н2 и N2. Результаты проведенных опытов сведены в таблицу.The device is made of
Из таблицы видно, что максимальный общий выход Н2 и СО достигает 88,4%. Использовать данное изобретение можно на мусоросжигающих предприятиях, где природный газ идет для получения более чистого синтез-газа при переработке твердых бытовых отходов, а варьируя влажностью отходов можно менять состав синтез-газа для получения различных продуктов, например, метанола либо диметилового эфира - «топлива 21 века». Кроме того это даст возможность достичь экономии природного газа до 25-30%.The table shows that the maximum total yield of H 2 and CO reaches 88.4%. You can use this invention in waste incineration plants where natural gas is used to produce cleaner syngas during the processing of municipal solid waste, and by varying the humidity of the waste, the composition of the syngas can be changed to produce various products, for example, methanol or dimethyl ether - “fuel 21 century. " In addition, this will make it possible to achieve natural gas savings of up to 25-30%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136373A RU2682576C1 (en) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | Methane conversion method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136373A RU2682576C1 (en) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | Methane conversion method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2682576C1 true RU2682576C1 (en) | 2019-03-19 |
Family
ID=65805815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017136373A RU2682576C1 (en) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | Methane conversion method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2682576C1 (en) |
Cited By (1)
| 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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010050354A1 (en) * | 1998-03-17 | 2001-12-13 | Korea Institute Of Technology | Nickel-alumina aerogel catalyst for carbon dioxide reforming of methane and the preparation method thereof |
| RU2241657C2 (en) * | 2001-04-16 | 2004-12-10 | Открытое акционерное общество "Концерн Стирол" | Methane conversion process |
| RU2517505C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
| RU2525124C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
| US20170283259A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Fei Yu | Nano-Structured Catalysts |
-
2017
- 2017-10-13 RU RU2017136373A patent/RU2682576C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010050354A1 (en) * | 1998-03-17 | 2001-12-13 | Korea Institute Of Technology | Nickel-alumina aerogel catalyst for carbon dioxide reforming of methane and the preparation method thereof |
| RU2241657C2 (en) * | 2001-04-16 | 2004-12-10 | Открытое акционерное общество "Концерн Стирол" | Methane conversion process |
| RU2525124C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
| RU2517505C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
| US20170283259A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Fei Yu | Nano-Structured Catalysts |
Cited By (1)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2012126748A (en) | METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN BASED ON LIQUID HYDROCARBONS, GAS-HYDROCARBON HYDROCARBONS AND / OR OXYGEN-CONTAINING COMPOUNDS, INCLUDING PRODUCED FROM BIOMASS | |
| TR200702772T1 (en) | A system and method for obtaining fuel from waste materials | |
| EA201100960A1 (en) | METHOD FOR INCREASING CARBON MONOXIDE IN SYNTHESIS GAS | |
| BRPI0710989A8 (en) | process to convert methane to higher molecular weight hydrocarbons | |
| RU2006106217A (en) | METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN FROM A GAS CONTAINING METHANE, IN PARTICULAR, NATURAL GAS AND A PLANT FOR CARRYING OUT THE METHOD | |
| CN101576261B (en) | Combustion and catalytic reduction method for acid gas | |
| ATE396160T1 (en) | METHOD FOR CONVERTING CELLULOSE MATERIAL TO LIQUID HYDROCARBONS | |
| EA200501735A1 (en) | RECEIVING HYDROCARBONS BY MEANS OF REFORMING WITH A WATER STEAM AND FISHER-TRIP REACTION | |
| EA201490089A1 (en) | METHOD OF REGULATING THE RELATION OF HYDROGEN TO CARBON MONOXIDE IN SYNTHESIS GAS | |
| KR20160097311A (en) | Method for generating synthesis gas in conjunction with a smelting works | |
| Cui et al. | Investigations on the pyrolysis of microalgal-bacterial granular sludge: Products, kinetics, and potential mechanisms | |
| MY161064A (en) | Method and apparatus for producing hydrogen-containing gas | |
| JP2016524654A5 (en) | ||
| ATE551414T1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR STEAM GASIFICATION OF BIOMASS | |
| Madeira et al. | Exergetic and economic evaluation of incorporation of hydrogen production in a cassava wastewater plant | |
| WO2016203944A1 (en) | Synthesis gas production method and apparatus | |
| AU2018201480A1 (en) | Improved sulphur dioxide treatment | |
| RU2682576C1 (en) | Methane conversion method | |
| CN114867966A (en) | Apparatus and method for utilizing exhaust from a power multi-conversion facility | |
| MY154030A (en) | Process to prepare a hydrogen rich gas mixture | |
| JP2015117312A (en) | Method for producing gas turbine fuel | |
| Ma et al. | Hydrogen Production from Bio‐Char via Steam Gasification in a Fluidized‐Bed Reactor | |
| US11697779B2 (en) | Co-gasification of microalgae biomass and low-rank coal to produce syngas/hydrogen | |
| RU2527536C1 (en) | Method of processing hydrocarbon gas into stable liquid synthetic petroleum products and energy complex for its realisation | |
| Kim et al. | Thermochemical conversion of silkworm by-product into syngas |