Способ конверсии метана с диоксидом углерода

(51) 01 3/38 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ в синтез - газ, являющийся исходным сырьем для синтеза низших олефинов, метанола, жидких топлив, высших жирных спиртов и других продуктов. Способ конверсии метана с диоксидом углерода в соотношении 11 осуществляют в присутствии оксидного катализатора стеклоткани с нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта в соотношении 73, при этом конверсию осуществляют при 750-800 С и времени контакта газовой смеси 0,05-0,001 сек. При этом конверсия метана составляет 99,7-100, а диоксида углерода - 99,1-100.(72) Мироненко Анатолий Владимирович Алдашукурова Гульмира Бахытжановна(73) Дочернее государственное предприятие Институт проблем горения Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. Аль-Фараби(54) СПОСОБ КОНВЕРСИИ МЕТАНА С ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА(57) Изобретение относится к газопереработке, а именно к углекислотной конверсии низших алканов 20985 Изобретение относится к газопереработке, а именно к углекислотной конверсии низших алканов в синтез - газ, являющийся исходным сырьем для синтеза низших олефинов, метанола, жидких топлив, высших жирных спиртов и других продуктов. Известен способ каталитического частичного окисления углеводородного сырья, включающий взаимодействие природного газа на никелевом катализаторе при температуре 700-800 С с парогазовой смесью, содержащий водяной пар и углекислый газ при объемном соотношении природный газпарогазовая смесь, равном 125-30,и давлении 1-4 атм. ( Патент 2097314, кл. С 01 В 3/38, опубл. 27.11.97). Недостатком известного способа является пониженная степень конверсии метана - 98 . Наиболее близким техническим решением к заявляемому, является способ конверсии низших алканов с диоксидом углерода при соотношении 31 в присутствии катализатора -вермикулита состава 2222 О 252323402,при температуре 800-970 С и времени контакта газовой смеси 5,25-21,0 с. (А.с.1830378. кл. С 01 В 3/38,опубл. 30.07.93, бюл.28) Недостатком известного способа является повышенная температура конверсии - до 970 С и время контакта 5,25 - 21,0 с и пониженная конверсия метана - 99,8. Задачей заявляемого технического решения является разработка способа конверсии метана в синтез - газ. Техническим результатом поставленной задачи является снижение температуры конверсии до 750800 С и времени контакта газовой смеси 0,05-0,001 сек. при одновременном повышении конверсии метана до 100. Задача решается тем, что способ конверсии метана с диоксидом углерода в соотношении 11 осуществляют в присутствии оксидного катализатора - стеклоткани с нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта в соотношении 73, при этом конверсию осуществляют при 750-800 С и времени контакта газовой смеси 0,05-0,001 сек. Существенным отличием заявляемого способа конверсии метана является использование стеклоткани,с нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта в соотношении 73, при этом конверсию осуществляют при 750-800 С, времени контакта газовой смеси 0,05-0,001 сек. и молярном соотношении метана к диоксиду углерода 11. Стеклоткань, оксидный материал, используемый в качестве основы катализатора, длительно выдерживает температуру нагрева 1300 С. Наноструктурированные оксиды никеля и кобальта на стеклоткани повышают активность катализатора,вследствие высокоразвитой поверхности. Соотношение оксидов никеля и кобальта 73 подобрано экспериментально, приводящее к решению поставленной задачи и достижению заявляемого технического эффекта. 2 Использование заявляемого катализатора приводящую к решению поставленной задачи и достижению заявляемого технического эффекта позволяет проводить углекислотную конверсию метана при температуре 750-800 С и времениконтакта газовой смеси 0,05-0,001 сек., которые установлены экспериментально. Молярное соотношение метана к диоксиду углерода 11 определено стехиометрией реакции СН 4 СО 22 Н 22 СО 2 При заявляемом молярном соотношении метана к диоксиду углерода 11 реакция идет до конца, что приводит к повышению конверсии исходных компонентов (С 4 и С 2). Таким образом, заявляемый способ конверсии метана с диоксидом углерода в присутствии катализатора - стеклоткани, с нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта в соотношении 73, обладает повышенной активностью относительно известного способа. Это подтверждается тем, что конверсия метана в синтез- газ происходит при температуре 750-800 С и времени контакта газовой смеси 0,05-0,001 сек при одновременном повышении конверсии метана до 100, в отличие от известного способа, в котором конверсия метана в синтез - газ до 99,8 происходит при температуре до 970 С и времени контакта газовой смеси 5,25-21,0 сек. Способ конверсии метана с диоксидом углерода осуществляют следующим образом. Смесь метана с диоксидом углерода в соотношении 11 и подают в проточный реактор в присутствии катализатора - стеклоткани, с нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта в соотношении 73, нагревают до температуры 750-800 С. При этом время контакта газовой смеси составляет 0,05-0,001 сек. В результате реализации заявляемого способа конверсии метана с диоксидом углерода конверсия метана составляет 99,7-100, оксида углерода 99,1-100, расход сырья - 3,3-3,6 л/час, выход синтез-газа-14,32- 14,4 л/час, время контакта 0,050,001 сек. Пример конкретного выполнения способа конверсии метана с диоксидом углерода. (Пример 1,табл.1) Оксидный катализатор готовят путем пропитки стеклоткани марки КТ-11,длительно выдерживающую температуру нагрева 1300 С,размером 5,57 см растворами нитратов никеля и кобальта в соотношении 73 с добавкой глицина,служащего восстановителем. Содержание наносимых активных компонентов на основе стеклоткани составляет 1 от массы образца стеклоткани, которого необходимо и достаточно для стопроцентной углекислотной конверсии метана. Пропитанную стеклоткань подсушивают при температуре 110 С в течение 30 минут в сушильном шкафу и затем ее прогревают при 400 С в течение одного часа. Во время прогрева происходит жидкофазный самораспространяющийся высокотемпературный синтез, в результате чего на поверхности стеклоткани идет образование 20985 наноструктурированных оксидов никеля и кобальта(50,0-200,0 нм). Содержание наносимых активных компонентов на основу стеклоткани составляет 1 от массы образца стеклоткани. Полученный катализатор, имеющий объем 0,6 см 3 помещают в проточный кварцевый реактор. Метан смешивают с диоксидом углерода в соотношении 11 и подают в проточный реактор со скоростью 3,3 л/час, нагревают его до температуры 750 С. При этом время контакта газовой смеси составляет 0,05 с. В результате реализации заявляемого способа конверсии метана конверсия метана составляет 99,7, оксида углерода - 99,1, выход синтез - газа 14,32 л/час. Примеры 2,3 табл. 1 выполняют аналогично примеру 1. Таблица 1 Условия и характеристики конверсии метана с диоксидом углерода в присутствии катализатора по известному и предлагаемому способам Условия и характеристики Низший алкан Катализатор Температура конверсии Мольное соотношение СО 2/СН 4 Время контакта Конверсия СН 4 Конверсия С 2 Мольное соотношение 2/СО в продуктах ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ конверсии метана с диоксидом углерода в присутствии оксидного катализатора при высокой температуре, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют стеклоткань с Предлагаемый способ метан стеклоткань, с нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта 750-800 С 1/1 0,05-0,001 сек 99,7-100 99,1-100 1-1,01 нанесенными наноструктурированными оксидами никеля и кобальта в соотношении 73, при этом конверсию осуществляют при 750-800 С, времени контакта газовой смеси 0,05-0,001 сек. и молярном соотношении метана к диоксиду углерода 11.