Способ утилизации диоксида углерода

(51) 07 1/02 (2006.01) С 01 В 17/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области химического синтеза органических соединений, а именно, к способу утилизации диоксида углерода с получением углеводорода. Способ утилизации диоксида углерода осуществляют путм восстановления его газом,используя в качестве восстанавливающего газа сероводород. Процесс ведут с участием кислорода и в присутствии ванадиевого катализатора при температуре 300-350 С с получением метана,элементной серы и воды в качестве продуктов утилизации. Способ обеспечивает утилизацию диоксида углерода и получение метана без значительных энергетических затрат.(72) Козлов Владиллен Александрович Батракова Лариса Хасановна Нуржанова Сауле Бакировна(73) Республиканское государственное предприятие Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан(56) А.Я. Розовский. Физико-химические аспекты утилизации СО 2 Ж.физической химии, 1996, т.70,2, с.2004006104 А 1, 29.08.19914618723 А, 21.10.19864432961 А, 21.02.1984.(54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА 15400 Настоящее изобретение относится к области химического синтеза органических соединений, а именно, к способам получения углеводородов. В результате сжигания органического топлива(нефть и продукты е переработки, природный газ,уголь) в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается свыше 24 млрд т диоксида углерода. Предлагаемые меры утилизации в основном являются косвенными сокращение потребления энергии, энергосбережение, переход к атомной, солнечной и гидроэнергетике, расширение лесопосадок, захоронение СО 2 в земных пустотах и глубинах морей,улучшение технологии сжигания топлива и т.д. Решение проблемы утилизации следует искать в химических превращениях СО 2 в полезные продукты, которые можно использовать как для химических синтезов, так и для получения энергии. Наиболее широко известны следующие способы утилизации СО 2 синтеза метанола непосредственным восстановлением СО 2 или путем восстановления СО 2 до СО с получением синтезгаза (реакция Фишера-Тропша), используемого далее для синтеза метанола двухстадийное получение метанола путем гидрирования метана синтез сахаров,синтез мочевины,синтез диметилового эфира на основе паровой или пароуглекислотной конверсии метана./ Журнал физической химии, 1996, том 70,2, с.199-207,Физико-химические аспекты утилизации СО 2 А.Я.Розовский/ В общих чертах различные технологии утилизации СО 2 основаны на использовании реакции восстановления. Одним из важных критериев пригодности того или иного способа является количество затрачиваемого восстановителя чем больше затраты восстановителя, тем больше энергии требуется для проведения процесса и тем больше СО 2 выделяется при производстве восстановителя. Известен способ утилизации СО 2 путем синтеза метанола из СО 2 и Н 2 в присутствии медьсодержащего катализатора при температуре в области 200-400 С. / Кинетика и катализ, 1999, том 40,6,с.854-878, Каталитический синтез метанола А.Я. Розовский, Г.И. Лин/. Основными недостатками этого способа являются низкая концентрация метанола на выходе,не превышающая 4, наличие промежуточных реакций, требующих дополнительных энергозатрат. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ восстановления диоксида углерода водородом до метана (А.Я. Розовский., Физикохимические аспекты утилизации СО 2, Журнал физической химии, 1996, том 70,2, с.200.) СО 24 Н 2 СН 42 Н 2 О СН 4 2 Н 2 ОСО 2 4 Н 2 Как видно из стехиометрии данного уравнения полная утилизация диоксида углерода обеспечивается протеканием прямой реакции, в то же время при получении восстановителя четырех молекул водорода выделяется молекула СО 2 фактически несколько больше, чем утилизируется при гидрировании. 2 Основным недостатком данного способа является то, что при получении восстановителя,необходимого для процесса гидрирования,выделяется больше СО 2, чем утилизируется. Кроме того получение водорода связано со значительными энергозатратами. Достигаемый технический результат в данном изобретении заключается в получении углеводородного сырья-метана без значительных энергетических затрат с одновременной утилизацией сероводорода и получении экологически чистых продуктов (элементной серы и воды). Сущность изобретения заключается в утилизации диоксида углерода путем восстановления его до метана с использованием в качестве восстановителя сероводорода в присутствии кислорода и ванадиевого катализатора при температуре 300-350 С. При температуре выше 350 С происходят каталитические реакции между диоксидом углерода и продуктами реакции, что вызывает заметное зауглероживание катализатора и его дезактиваци. Осуществление процесса при температуре ниже 300 С термодинамически затруднено. Проведение процесса в заданном режиме обеспечивает степень конверсии диоксида углерода на уровне 98, при этом получают полезные продукты элементную серу и воду. Присутствие в реакционной смеси кислорода позволяет проводить синтез при относительно низких температурах (нет проблем обеспечения интенсивного подвода тепла), в отличие от эндотермической реакции гидрирования диоксида углерода водородом с получением метана. При получении метана из диоксида углерода и сероводорода используется ванадиевый катализатор,обладающий высокой активностью и стабильностью. Активным компонентом катализатора являются соединения ванадия в виде оксида или органической соли, нанесенные на твердый носитель, состоящий из, по крайней мере, одного оксида,выбранного из оксидов . Предпочтительным носителем является алюмосиликат. Примеры осуществления предлагаемого способа. Пример 1. В реакционную колбу последовательно подаются потоки диоксида углерода и сероводорода. После инициирования синтеза медленно подают поток кислорода, расход которого регулируют так, чтобы получить степень конверсии диоксида углерода относительно подаваемого объема менее чем 40 в течение 2 часов, после чего постепенно повышают подачу кислорода, пока не будет достигнута температура реакции 300 С. Синтез ведется в течение 3 часов в присутствии ванадиевого катализатора, который находится внутри реактора. После завершения реакции фазу,состоящую из метана, выводят сверху реактора и конденсируют. Продукты реакции анализируют газохроматографическим методом. Степень конверсии диоксида углерода составляет 95. Пример 2. В реакционную колбу последовательно подают потоки диоксида углерода и сероводорода. После инициирования синтеза медленно подают поток-кислорода, расход которого регулируют так, чтобы получить степень конверсии 15400 диоксида углерода относительно подаваемого объема менее чем 40 в течение 2 часов, после чего постепенно повышают подачу кислорода, пока не будет достигнута температура реакции 350 С. Синтез ведется в течение 3 часов в присутствии ванадиевого катализатора. После завершения реакции фазу, состоящую из метана, выводят сверху реактора и конденсируют. Продукты реакции анализируют газохроматографическим методом. Степень конверсии диоксида углерода составляет 98. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ утилизации диоксида углерода путем воостановления его газом, отличающийся тем, что в качестве восстанавливающего газа используют сероводород, процесс ведут с участием кислорода и в присутствии ванадиевого катализатора при температуре 300-350 С с получением метана,элементной серы и воды в качестве продуктов утилизации.