RU2773218C1 - Смеси азоторганических соединений, содержащих ароматические C5-C6-циклы, как жидкий органический носитель водорода и водородный цикл на его основе - Google Patents
Смеси азоторганических соединений, содержащих ароматические C5-C6-циклы, как жидкий органический носитель водорода и водородный цикл на его основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773218C1 RU2773218C1 RU2020127914A RU2020127914A RU2773218C1 RU 2773218 C1 RU2773218 C1 RU 2773218C1 RU 2020127914 A RU2020127914 A RU 2020127914A RU 2020127914 A RU2020127914 A RU 2020127914A RU 2773218 C1 RU2773218 C1 RU 2773218C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- lev
- hydrogenated
- temperature
- catalyst
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000969 carrier Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 title claims abstract description 7
- 150000002897 organic nitrogen compounds Chemical class 0.000 title abstract 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 84
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 47
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N Carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 45
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N Acridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3N=C21 DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- RDOWQLZANAYVLL-UHFFFAOYSA-N Phenanthridine Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=NC2=C1 RDOWQLZANAYVLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 description 41
- 229910018879 Pt—Pd Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDPISEKNRFFKMM-UHFFFAOYSA-N 1,3-diphenylpropan-2-ylbenzene Chemical class C=1C=CC=CC=1CC(C=1C=CC=CC=1)CC1=CC=CC=C1 GDPISEKNRFFKMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQTAUFTUHHRKSS-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1CC1=CC=CC=C1 PQTAUFTUHHRKSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- -1 dibenzyltoluene - perhydrodibenzyltoluene Chemical compound 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к жидкому органическому носителю водорода, представляющему собой смесь азоторганических соединений, содержащих ароматические С5-С6-циклы, способных в присутствии катализаторов присоединять атомы водорода, имеющую более низкие тепловые эффекты реакций гидрирования-дегидрирования компонентов, причем смеси содержат по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда: индол, карбазол, и по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда: акридин, пиридин, фенантридин, хинолин, причем для бинарной системы соотношения компонентов выбраны из ряда 25:75% масс., 50:50% масс., 75:25% масс., а для системы из трех компонентов первый компонент взят в количестве не более 30% масс., второй компонент взят в количестве не более 30% масс., третий компонент - остальное до 100% масс. Также изобретение относится к водородному циклу, реализуемому при связывании водорода при температурах от 110 до 160°С и освобождении водорода при температурах от 320 до 350°С, включающему связывание водорода и его высвобождение из жидкого органического носителя водорода, в присутствии гетерогенного катализатора, причем гетерогенный катализатор включает носитель - Al2O3 и нанесенную на него Pt, содержание платины Pt находится в пределах 0,1 до 2,0% масс., и/или Pd, содержание палладия Pd находится в пределах 0,1 до 2,0% масс., или Ni, содержание никеля Ni находится в пределах 6 до 12% масс. 2 н.п. ф-лы, 37 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области водородной энергетики, металлорганической химии и катализа, в частности к разработке химических систем, способных циклично аккумулировать и высвобождать водород в каталитических процессах гидрирования-дегидрирования, для автономных энергетических систем, включая наземные и водные средства транспорта, стационарных объектов наземного базирования, других устройств, оснащенных водородными двигателями, а также при создании жидких органических носителей водорода (ЖОНВ).
Существуют различные подходы к хранению водорода, например, в компримированном состоянии при высоком давлении, в жидком виде, физически адсорбированном пористыми материалами состоянии, в форме гидридов металлов и химических гидридов. Использование сжатого водорода вызывает опасения по поводу безопасности и стоимости. Криогенный водород имеет высокую плотность и приемлем при хранении в больших хранилищах. Однако для использования энергии транспортом существенны затраты на сжижение, есть проблемы с последующим испарением. Гидриды металлов имеют недостатки в области термодинамики реакции, малую скорость реакции или низкую емкость по водороду.
Жидкие органические носители водорода являются одними из перспективных аккумуляторов этого энергоносителя, способны накапливать 5-8 мас. % водорода, участвуют в обратимых реакциях гидрирования-дегидрирования при умеренных температурах, используемые гетерогенные катализаторы хорошо изучены, относительно недороги и имеют длительный рабочий цикл.
Предметом настоящего изобретения является способ применения смесей, содержащих, по крайней мере, одно соединение, выбранное из ряда: индол, карбазол и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из ряда: акридин, пиридин, фенантридин, хинолин в качестве жидкого органического носителя водорода. Перечисленные соединения являются крупнотоннажными и доступными продуктами, получаемыми в процессе коксохимической переработки углей.
Предложен состав жидкой при комнатной температуре смеси, содержащей два или более соединений, выбранных из изомеров бензилтолуола и/или дибензилтолуола в каталитических процессах для связывания водорода и/или его выделения [US 20150266731 A1, "Liquid compounds and method for the use thereof as hydrogen stores", A. Boesmann, P. Wasserscheid, N. Brueckner, J. Dungs. Pub. No.: US 2015/0266731 A1, Pub. Data: Sep 24, 2015]. Недостатком данного жидкого носителя водорода является его невысокая емкость по водороду на единицу массы, т.к. используемые ароматические соединения представляют собой моноциклы, соединенные алкильными цепочками, которые имеют относительно низкую плотность и высокие тепловые эффекты процессов «гидрирования-дегидрирования», что обуславливает необходимость использования разбавленных водородонасыщенной формой соединения потоков сырья для снижения тепловых эффектов в реакторе. Практически это означает потери энергии на перекачку дополнительного объема ЖОНВ, затраты на дополнительный объем реактора для обеспечения необходимой объемной скорости подачи сырья. Как следствие, снижается энергетическая эффективность реализуемого водородного цикла.
Наиболее близким к предлагаемому решению является ЖОНВ, который представляет собой дибензилтолуол – пергидродибензилтолуол [М. Nierman, A. Beckendorff, М. Kaltschmitt, K. Bonhoff. Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) - Assessment based on chemical and economic properties // International Journal of Hydrogen Energy.44 (2019). 6631-6654]. В данном случае, как и в случае предлагаемой смеси, гидрируются ароматические фрагменты, входящие в структуру соединений.
Недостатком предлагаемой смеси является высокое давление насыщенных паров, что увеличивает потери носителя водорода в процессе эксплуатации и высокие значения тепловых эффектов гидрирования и дегидрирования, что приводит к росту затрат на разбавление и циркуляцию ненасыщенной формы ЖОНВ насыщенной с целью снижения температурных градиентов в реакторе.
Техническим результатом настоящего изобретения является использование смеси азоторганических соединений, содержащих ароматическиеС5-С6-циклы, в качестве жидкого органического носителя водорода, обеспечивающего более высокую энергетическую эффективность реализуемого водородного цикла.
Технический результат достигается тем, что жидкий органический носитель водорода представляет собой смесь азоторганических соединений, содержащих ароматические С5-С6-циклы, способных в присутствии катализаторов присоединять атомы водорода, и имеющую более низкие тепловые эффекты реакций гидрирования-дегидрирования компонентов, причем смеси содержат, по крайней мере, одно соединение, выбранное из ряда: индол, карбазол и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из ряда: акридин, пиридин, фенантридин, хинолин. Жидкий органический носитель водорода представляет собой смесь двух или более компонентов, причем для бинарной системы соотношения компонентов выбраны из ряда 25:75% масс., 50:50% масс., 75:25% масс., а для системы из трех компонентов первый компонент взят в количестве не более 30% масс., второй компонент взят в количестве не более 30% масс, третий компонент-остальное до 100% масс. Водородный цикл, реализуется при связывании водорода при температурах от 110 до 160°С и освобождении водорода при температурах от 320 до 350°С, включает связывание водорода и его высвобождение из жидкого органического носителя водорода, в присутствии гетерогенного катализатора, причем гетерогенный катализатор включает носитель - Al2O3, и нанесенную на него Pt, содержание платины Pt находится в пределах 0,1 до 2,0% масс, и/или Pd, содержание палладия Pd находится в пределах 0,1 до 2,0% масс., или Ni, содержание никеля Ni находится в пределах 6 до 12% масс.
Поставленная задача решается тем, что жидкий органический носитель водорода представляет собой смесь азоторганических соединений, содержащих ароматические С5-С6-циклы; водородный цикл, включающий связывание водорода и его высвобождение из жидкого органического носителя водорода, в присутствии гетерогенного катализатора, причем гетерогенный катализатор включает носитель - Al2O3 и нанесенный на него активный металл, выбранный из ряда Pt, Pd, их смеси, или Ni.
Предлагаемые результаты можно реализовать при проведении реакции в проточном реакторе. Можно рассчитать поглощение водорода исходя из содержания ароматических углеводородов в исходном сырье и в продукте гидрирования, однако в данном случае на входе в реактор и выходе из сепаратора стоят детекторы mass-flow, которые позволяют по разнице непосредственно определить выделение или поглощение водорода.
Гетерогенный катализатор включает носитель -Al2O3 и нанесенный на него активный металл, выбранный из ряда Pt и/или Pd в количестве от 0,1 до 2,0% масс, или Ni в количестве 6-12% масс.
Эксперименты по гидрированию-дегидрированию смеси проводились на лабораторной проточной установке. Загрузка катализатора - 2 г, катализаторы активировались нагреванием в токе водорода до 500°С, и выдержкой при этой температуре в течение 1 часа. Гидрирование проводилось при 4,0 МПа, при температуре 110-160°С и ОСПС=4 ч-1, дегидрирование при давлении 0,1 МПа и температуре 320-350°С.
Катализаторы, содержащие платину и/или палладий, готовили адсорбционной пропиткой носителя из водных растворов в присутствии конкурента (уксусной кислоты) в количестве 0,4-0,6 мл ледяной СН3СООН на 10 мл пропиточного раствора. Объем пропиточного раствора был постоянным и составлял 10 мл. Носитель, предварительно прокаленный γ-Al2O3, в количестве 5 г, заливался пропиточным раствором на 24 часа. После стадии сорбции пропиточный раствор сливался с готового катализатора. Никель наносили на поверхность носителя из водного раствора гексагидрата нитрата никеля по влагоемкости. Катализаторы сушили при 80, 100 и 110°С. Активация (восстановление) катализатора по описанной выше программе проводилась непосредственно в реакторе.
Состав катализаторов и результаты гидрирования-дегидрирования в объемах поглощенного и выделенного водорода, а так же тепловой эффект реакции для исследованных систем приведены в таблице 1.
ПРИМЕРЫ
Пример 1.
Смесь индол/акридин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 12,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,49 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,35 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -62,5 кДж/моль Н2.
Пример 2.
Смесь индол/акридин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 0,1/2,0% масс. Pt-Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,38 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,12 г Н2 на 100 г, ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -60,0 кДж/моль Н2.
Пример 3.
Смесь индол/акридин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 0,1% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,32 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 6,91 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -57,3 кДж/моль Н2.
Пример 4.
Смесь индол/пиридин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 6,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,42 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,32 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -63,0 кДж/моль Н2.
Пример 5.
Смесь индол/пиридин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 0,6% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,34 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,00 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -60,3 кДж/моль Н2.
Пример 6.
Смесь индол/пиридин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 0,4% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 110°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,30 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 6,90 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -57,4 кДж/моль Н2.
Пример 7.
Смесь индол/фенантридин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 8,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 130°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,46 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,38 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -58,9 кДж/моль Н2.
Пример 8.
Смесь индол/фенантридин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 1,2% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,41 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,23 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -57,5 кДж/моль Н2.
Пример 9.
Смесь индол/фенантридин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 1,4% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,29 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 6,93 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -56,0 кДж/моль Н2.
Пример 10.
Смесь индол/хинолин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 10,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 110°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,46 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,30 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -60,2 кДж/моль Н2.
Пример 11.
Смесь индол/хинолин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 2,0% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 120°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,37 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,12 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -58,4 кДж/моль Н2.
Пример 12.
Смесь индол/хинолин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 2,0/0,1% масс. Pt-Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,32 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 6,98 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -56,5 кДж/моль Н2.
Пример 13.
Смесь индол/карбазол/пиридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 12,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,38 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,08 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -59,4 кДж/моль Н2.
Пример 14.
Смесь индол/карбазол/фенантридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 0,1% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,44 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,28 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -56,6 кДж/моль Н2.
Пример 15.
Смесь индол/карбазол/хинолин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 0,1% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,40 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,19 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -57,5 кДж/моль Н2.
Пример 16.
Смесь индол/акридин/пиридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 1,2% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,44 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,36 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -62,9 кДж/моль Н2.
Пример 17.
Смесь индол/акридин/фенантридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 1,4% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,47 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,41 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -60,1 кДж/моль Н2.
Пример 18.
Смесь индол/акридин/хинолин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 10,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 110°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,44 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,31 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -61,0 кДж/моль Н2.
Пример 19.
Смесь индол/пиридин/фенантридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 2,0/2,0% масс. Pt-Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 120°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,47 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,32 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -60,2 кДж/моль Н2.
Пример 20.
Смесь индол/пиридин/хинолин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 2,0% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,43 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,38 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -61,1 кДж/моль Н2.
Пример 21.
Смесь индол/фенантридин/хинолин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 12,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,48 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,44 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -59,8 кДж/моль Н2.
Пример 22.
Смесь карбазол/акридин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 0,1% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,48 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,46 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -61,6 кДж/моль Н2.
Пример 23.
Смесь карбазол/акридин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 0,1% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,46 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,37 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -58,2 кДж/моль Н2.
Пример 24.
Смесь карбазол/акридин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 6,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,38 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,20 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -54,7 кДж/моль Н2.
Пример 25.
Смесь карбазол/пиридин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 0,6% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,46 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,28 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -62,1 кДж/моль Н2.
Пример 26.
Смесь карбазол/пиридин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 0,4% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 110°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,43 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,20 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -58,5 кДж/моль Н2.
Пример 27.
Смесь карбазол/пиридин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 8,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 130°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,37 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,19 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -54,8 кДж/моль Н2.
Пример 28.
Смесь карбазол/фенантридин (25:75 по массе) в присутствии катализатора 1,2/1,2% масс. Pt-Pd/Аl2О3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,51 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,56 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -58,0 кДж/моль Н2.
Пример 29.
Смесь карбазол/фенантридин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 1,4% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,45 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,31 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -55,8 кДж/моль Н2.
Пример 30.
Смесь карбазол/фенантридин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 10,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 110°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,38 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,21 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -53,4 кДж/моль Н2.
Пример 31.
Смесь карбазол/хинолин (25:75по массе) в присутствии катализатора 2,0% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 120°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,50 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,46 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -59,3 кДж/моль Н2.
Пример 32.
Смесь карбазол/хинолин (50:50 по массе) в присутствии катализатора 2,0% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,43 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,26 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -56,7 кДж/моль Н2.
Пример 33.
Смесь карбазол/хинолин (75:25 по массе) в присутствии катализатора 12,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,41 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,14 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -53,9 кДж/моль Н2.
Пример 34.
Смесь карбазол/акридин/пиридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 0,4/1,6% масс. Pt-Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 110°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,44 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 330°С, при этом выделилось 7,44 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -61,9 кДж/моль Н2.
Пример 35.
Смесь карбазол/акридин/фенантридин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 8,0% масс. Ni/Al2O3 гидрировали при температуре 130°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,51 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 350°С, при этом выделилось 7,56 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -59,2 кДж/моль Н2.
Пример 36.
Смесь карбазол/акридин/хинолин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 1,2% масс. Pt/Al2O3 гидрировали при температуре 150°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,48 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 320°С, при этом выделилось 7,43 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -60,1 кДж/моль Н2.
Пример 37.
Смесь карбазол/фенантридин/хинолин (25:25:50 по массе) в присутствии катализатора 1,4% масс. Pd/Al2O3 гидрировали при температуре 160°С. По результатам проведенного процесса было поглощено 2,51 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Гидрированный ЖОНВ был подвергнут дегидрированию на этом же катализаторе при температуре 340°С, при этом выделилось 7,49 г Н2 на 100 г ЖОНВ. Тепловой эффект реакции составил -58,9 кДж/моль Н2.
Claims (2)
1. Жидкий органический носитель водорода, представляющий собой смесь азоторганических соединений, содержащих ароматические С5-С6-циклы, способных в присутствии катализаторов присоединять атомы водорода, имеющую более низкие тепловые эффекты реакций гидрирования-дегидрирования компонентов, причем смеси содержат по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда: индол, карбазол, и по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда: акридин, пиридин, фенантридин, хинолин, причем для бинарной системы соотношения компонентов выбраны из ряда 25:75% масс., 50:50% масс., 75:25% масс., а для системы из трех компонентов первый компонент взят в количестве не более 30% масс., второй компонент взят в количестве не более 30% масс., третий компонент - остальное до 100% масс.
2. Водородный цикл, реализуемый при связывании водорода при температурах от 110 до 160°С и освобождении водорода при температурах от 320 до 350°С, включающий связывание водорода и его высвобождение из жидкого органического носителя водорода по п. 1, в присутствии гетерогенного катализатора, причем гетерогенный катализатор включает носитель - Al2O3 и нанесенную на него Pt, содержание платины Pt находится в пределах 0,1 до 2,0% масс., и/или Pd, содержание палладия Pd находится в пределах 0,1 до 2,0% масс., или Ni, содержание никеля Ni находится в пределах 6 до 12% масс.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773218C1 true RU2773218C1 (ru) | 2022-05-31 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2395681C2 (ru) * | 2005-10-06 | 2010-07-27 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Способы увеличения извлечения жидкости для обработки на водной основе из подземных формаций |
| WO2012112758A2 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Yale University | Virtual hydrogen storage processes and related catalysts and systems |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2395681C2 (ru) * | 2005-10-06 | 2010-07-27 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Способы увеличения извлечения жидкости для обработки на водной основе из подземных формаций |
| WO2012112758A2 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Yale University | Virtual hydrogen storage processes and related catalysts and systems |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| M. Nierman et al. "Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) - Assessment based on chemical and economic properties", International Journal of Hydrogen Energy, 2019, No. 44, P. 6631-6654. * |
| Коннова М. Е. и др. "Термодинамический анализ реакций гидрирования-дегидрирования потенциальных органических носителей водорода", XXI Всероссийская конференция молодых ученых-химиков (с международным участием), 2018, с.399. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2598434B1 (en) | An improved process for the storage delivery of hydrogen using catalyst | |
| Kariya et al. | Efficient evolution of hydrogen from liquid cycloalkanes over Pt-containing catalysts supported on active carbons under “wet–dry multiphase conditions” | |
| CN101947467B (zh) | 二氧化碳加氢一步法合成低碳烯烃用催化剂的制备工艺 | |
| CN101289358B (zh) | 一种直链烷基苯的合成方法 | |
| CN103055857A (zh) | 用于低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法 | |
| CN102746087B (zh) | 一种由苯室温下催化加氢制环己烷的方法 | |
| CN101450308A (zh) | 一种炭负载型贵金属催化剂及其制备方法 | |
| CN104588011B (zh) | 烷烃脱氢催化剂及其制备方法 | |
| CN103420769B (zh) | 低碳烷烃脱氢制低碳烯烃的方法 | |
| Tamm et al. | Silver as storage compound for NO x at low temperatures | |
| CN103418377A (zh) | 用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的薄壳型催化剂 | |
| CN105126833A (zh) | 一种钌炭催化剂及其在乙炔氢氯化反应制备氯乙烯中的应用 | |
| RU2773218C1 (ru) | Смеси азоторганических соединений, содержащих ароматические C5-C6-циклы, как жидкий органический носитель водорода и водородный цикл на его основе | |
| CN114497630B (zh) | 一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法 | |
| RU2771200C1 (ru) | Смеси ароматических углеводородов, содержащие C5-C6-циклы, как жидкий органический носитель водорода и водородный цикл на его основе | |
| CN102513100A (zh) | 一种活性炭负载的催化剂及其制备方法与应用 | |
| RU2741301C1 (ru) | Дифенилферроцен как жидкий органический носитель водорода, а также водородный цикл на его основе | |
| CN101786004B (zh) | 含微量贵金属的有机储氢介质脱氢用催化剂及制备方法 | |
| RU2725230C2 (ru) | Жидкий органический носитель водорода, способ его получения и водородный цикл на его основе | |
| US7459412B2 (en) | Catalyst for acid-catalyzed by hydrocarbon conversions | |
| CN103539614A (zh) | 低碳烷烃脱氢制低碳烯烃的反应方法 | |
| CN1239679A (zh) | 一种饱和烃脱氢用催化剂及其制备 | |
| CN1090588C (zh) | 用于二氧化碳重整甲烷制合成气的镍基催化剂的制备方法 | |
| CN114436208B (zh) | 一种基于有机液体的催化供氢体系及其供氢方法 | |
| CN102794178A (zh) | 一种选择加氢催化剂及其制备 |