Катализатор для риформинга метана диоксидом углерода в синтез-газ
Номер инновационного патента: 24363
Опубликовано: 15.08.2011
Авторы: Иткулова Шолпан Сембаевна, Закумбаева Гаухар Дауленовна
Формула / Реферат
Изобретение относится к составам катализаторов для углекислотной конверсии метана, основного компонента природного и попутного газов и шахтного метана с получением синтез-газа, являющегося сырьем, альтернативным нефти, для получения углеводородных и кислородсодержащих продуктов. Катализатор для углекислотного риформинга метана в синтез-газ, включающий кобальт, иридий или родий и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: кобальт-2,5-4,0, иридий или родий - 1,0-2,5, оксид алюминия - остальное, позволяет проводить процесс конверсии метана диоксидом углерода с высокой степенью конверсии метана (до 100%) при Т=600-800ºС, а также позволяет получать качественный синтез-газ с соотношением Н2/СО≥1.
Текст
(51) 01 21/04 (2009.01) 01 23/74 (2009.01) 01 3/00 (2009.01) 01 3/26 (2009.01) 01 31/18 (2009.01) 01 31/20 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ основного компонента природного и попутного газов и шахтного метана с получением синтез-газа,являющегося сырьем, альтернативным нефти, для получения углеводородных и кислородсодержащих продуктов. Катализатор для углекислотного риформинга метана в синтез-газ, включающий кобальт, иридий или родий и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. кобальт-2,5-4,0, иридий или родий 1,0-2,5, оксид алюминия - остальное, позволяет проводить процесс конверсии метана диоксидом углерода с высокой степенью конверсии метана (до 100) при Т 600800 С, а также позволяет получать качественный синтез-газ с соотношением Н 2/СО 1.(72) Иткулова Шолпан Сембаевна Закумбаева Гаухар Дауленовна(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ РИФОРМИНГА МЕТАНА ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА В СИНТЕЗ-ГАЗ(57) Изобретение относится к составам катализаторов для углекислотной конверсии метана, 24363 Изобретение относится к составам катализаторов для углекислотной конверсии метана- базового компонента природного и попутных нефтяных газов с получением синтез-газа,являющегося основным сырьем, альтернативным нефти,для получения углеводородных и кислородсодержащих продуктов. Известен катализатор конверсии метана диоксидом углерода (Е.. . .24/23//205, 289-293 (2002), состоящий из кобальта, нанесенного на оксид алюминия. Известный катализатор имеет следующий состав,мас.кобальт - 2-20, оксид алюминия - остальное. На известном катализаторе наивысшая степень конверсии одного из исходных реагентов - метана не выше 90 при температуре процесса 900 С. Недостатком данного катализатора является высокая температура процесса(800 С),приводящая к образованию кокса на поверхности катализатора,что вызывает его быструю дезактивацию. Также недостатком является неполная конверсия метана (100). Известен катализатор риформинга метана диоксидом углерода ( . 2-//., 164, 122-130 (1996,состоящий из иридия, нанесенного на оксид алюминия. Известный катализатор имеет следующий состав, мас.иридий - 2, оксид алюминия - остальное. На известном катализаторе степень конверсии одного из исходных реагентов - метана в синтез-газ при температуре процесса - 750 С составляет 23. Недостатком данного катализатора является низкая активность, конверсия метана при относительно невысокой температуре 100. Известен катализатор риформинга метана диоксидом углерода ( . 2-//., 164, 122-130 (1996),состоящий из родия и нанесенный на оксид алюминия. Известный катализатор имеет следующий состав, ма. родий - 2, оксид алюминия - остальное. На известном катализаторе степень конверсии одного из исходных реагентов - метана при температуре процесса - 750 С составляет 44. Недостатком данного катализатора является низкая активность, конверсия метана при относительно невысокой температуре 100. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является катализатор, содержащий никель - в качестве основного металла, оксид лантана - в качестве промотора, и оксид алюминия - в качестве носителя, . . . Устойчивый и активный никелевый катализатор для риформинга метана с СО 2 в синтез-газ). 2 Катализатор работает стабильно в пределах температур 600-850 С, при этом конверсия метана не выше 70, а диоксида углерода не выше 75,селективность образования водорода около 90, а оксида углерода - 95-98. Недостатком известного катализатора является невысокие конверсии исходных реагентов не выше 75 и образование синтез-газа с низким содержанием водорода,соотношение Н 2/СО 1. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание активного,селективного,стабильного и устойчивого к коксообразованию катализатора для углекислотного риформинга(конверсии) метана, являющегося основным компонентом природного и попутного газов и содержащегося в шахтном метане, с получением в качестве продукта - синтез-газа с более высоким содержанием водорода (Н 2/СО 1), а также расширение ассортимента катализаторов для конверсии природного и попутного газов. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым составом катализатора для угле кислотного риформинга метана в синтез-газ,включающим металл подгруппы железа, промотор и оксид алюминия, отличительной особенностью которого является то, что в качестве металла подгруппы железа он содержит кобальт, а в качестве промотора иридий или родий при следующих соотношениях компонентов, мас. кобальт 2,54,0 иридий или родий 1,0-2,5 оксид алюминия остальное. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышенная активность,селективность, стабильность, устойчивость к коксообразованию предлагаемого катализатора, а также возможность его использования для конверсии природного, попутного газов или шахтного метана диоксидом углерода(углекислотный риформинг). Полная 100-ная конверсия природного газа на предлагаемом катализаторе достигается при Т 750800 С, на известных же катализаторах полной конверсии метана не наблюдается даже при более высоких температурах - 850. Предлагаемый катализатор работает эффективно и при более низких температурах - 600-700 С. В этих условиях степень конверсии метана выше 80, а степень конверсии диоксида углерода составляет 70.595.0. Селективность образования водорода на предлагаемом катализаторе составляет 95-100, а оксида углерода - 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Сущность изобретения иллюстрируют следующие примеры Пример 1. Для приготовления катализатора 9,5 г гранулированного оксида алюминия пропитывают водным раствором, содержащего 1,233 г нитрата кобальта - Со(О 3)26 Н 2 О (содержание кобальта в растворе 0,25 г) и 3.75 мл иридиевохлористоводородной кислоты - Н 2 С 6(Т 0.0667 г/мл), содержащей - 0.25 г иридия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор,содержащий, мас. кобальт 2,5, иридий 2,5,оксид алюминия 95,0. Риформинг метана диоксидом углерода (так называемый углекислотный или сухой риформинг метана или иначе углекислотная или сухая конверсия метана) проводят в проточном реакторе при соотношении 4/21/1, давлении - 1 атм,варьировании температуры от 300 до 750 С,объемной скорости подачи сырья от 1000 до 3000 ч-1. Результаты риформинга метана диоксидом углерода на полученном катализаторе приведены в таблице 1. Таблица 1 Риформинг метана углерода на полученном катализаторе (СН 4 СО 211 Р 1 атм 1000 час -1 ) Т, С Конверсия Отношение Н 2/СО в образующемся синтез-газе К(СН 4 ),К(СО 2),600 82,2 75,9 1,06 650 90,8 85,5 1,18 700 99,4 89,2 1,18 750 100,0 89,2 1,16 Как видно из таблицы 1, при температуре 600 С, кобальта - Со(О 3)262 О (содержание кобальта в что ниже на 250, чем на известном катализаторе, растворе 0,4 г) и 2,9 мл хлорида родиястепень конверсии метана составляет 82,2, а СО 23(0,0345 г/мл), содержащей -0.1 г родия. 75,9, что выше значений степеней конверсии на После пропитки катализатор сушат при комнатной известных катализаторах. Полная - 100-ная температуре и прокаливают. В результате получают конверсия метана на предлагаемом катализаторе катализатор, содержащий, ма. кобальт 4,0, родий достигается при Т 750 С,на известных 1,0, оксид алюминия 95,0. катализаторах полной конверсии метана не Риформинг метана диоксидом углерода наблюдается даже при 850 С. Селективность (углекислотная или сухая конверсия метана) образования водорода составляет 100, оксида проводят в проточном реакторе при соотношении углерода - 95-100, при этом соотношение 4/21/1, давлении - 1 атм, варьировании водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных температуры от 300 до 800 С, объемной скорости показателей на известных катализаторах. подачи сырья от 1000 до 3000 ч-1. Результаты Пример 2. риформинга метана диоксидом углерода на Для приготовления катализатора 9,5 г полученном катализаторе приведены в таблице 2. гранулированного оксида алюминия пропитывают водным раствором, содержащего 1,9729 г нитрата Таблица 2 Риформинг метана углерода на полученном катализаторе (СН 4 СО 2 11 Р 1 атм-1000 час-1) Т, С 600 650 700 750 800 Как видно из таблицы 2, при температуре 600 С,что ниже на 250, чем на известном катализаторе,степень конверсии метана составляет 82,6, а СО 283,7, что выше значений степеней конверсии на известных катализаторах. Полная 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т-800 С,на известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается даже при 850 С. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Пример 3. Н 2 /СО К(СО 2 ),83,7 1,15 89,9 1,16 95,0 1,10 97,0 1,11 97,0 1,08 Для приготовления катализатора 9,5 г гранулированного оксида алюминия пропитывают водным раствором, содержащего 1,4797 г нитрата кобальта - Со(О 3)262 О (содержание кобальта в растворе 0,3 г) и 3.0 мл иридиевохлористоводородпой кислоты 26(0,0667 г/мл), содержащей 0,2 г иридия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор,содержащий, ма.кобальт 3,0, иридий 2,0,оксид алюминия 95,0. Конверсию метана диоксидом углерода с соотношением СН 4/СО 21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, и варьировании температуры от 600 до 770 С,объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. 3 Результаты риформинга метана диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в Таблица 3 Риформинг метана углерода на полученном катализаторе (СН 4 СО 2 11 Р 1 атм 1000 час -1), Конверсия Отношение Н 2/СО в синтезгазе К(СН 4),К(СО 2),600 80,3 70,5 1,0 770 100,0 84,4 1 ,1 Как видно из таблицы 3, при температуре 600 С, пределов не приводит к существенному увеличению что ниже на 250, чем на известном катализаторе, конверсии метана и диоксида углерода, а приводит степень конверсии метана составляет 80.3, что лишь к необоснованному расходу дорогостоящих выше значений степени конверсии метана на компонентов катализатора, что показано в примере известных катализаторах. Полная - 100-пая 5. конверсия метана на предлагаемом катализаторе Пример 5. достигается при Т 770 С,на известных Для приготовления катализатора берут 9,2 г катализаторах полной конверсии метана не гранулированного оксида алюминия и пропитывают наблюдается даже при 850 С. Селективность его водным раствором, содержащим 2,4661 г образования водорода составляет 100, оксида нитрата кобальта - (3)262 (содержание углерода - 95-100, при этом соотношение кобальта в растворе 0,5 г) и 4,5 мл иридиевоводород/оксид углерода 1, что выше аналогичных хлористоводородной кислоты - Н 2 С 16(Т 0,0667 показателей на известных катализаторах. г/мл), содержащей 0,3 г иридия. После пропитки Снижение активных компонентов (кобальта и катализатор сушат при комнатной температуре и промотора - родия или иридия) катализатора ниже прокаливают. В результате получают катализатор,заявленных пределов приводит к снижению содержащий, ма. кобальт 5,0, иридий 3,0,конверсии метана и диоксида углерода и оксид алюминия 92,0. селективности образования водорода, что показано Конверсию метана диоксидом углерода с в примере 4. соотношением СН 4/С 21/1 проводят в проточном Пример 4. Для приготовления катализатора реакторе при атмосферном давлении - 1 атм и 9,75 г гранулированного оксида алюминия и температуре 750 С, объемной скорости подачи пропитывают его водным раствором, содержащим сырья - 1000 ч-1. При этом, степень конверсии 0,9864 г нитрата кобальта - Со(О 3)262 О метана составляет 100, а диоксида углерода(содержание кобальта в растворе - 0.20 г) и 1.45 мл 90,3.0. Соотношение Н 2/СО 1.1. хлорида родия 3(0,0345 г/мл),Катализатор предложенного состава работает содержащей -0,05 г родия. После пропитки стабильно более 100 часов, не теряя своей катализатор сушат при комнатной температуре и активности. Достоинством катализатора является прокаливают. В результате получают катализатор, его устойчивость к коксообразованию. содержащий, ма. кобальт- 2,0, родий 0,5, оксид алюминия 97,5. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Конверсию метана диоксидом углерода с соотношением 4/21/1 проводят в проточном Катализатор для углекислотного риформинга реакторе при атмосферном давлении - 1 атм и метана в синтез-газ, включающий металл подгруппы температуре 800 С, объемной скорости подачи железа,промотор и оксид алюминия,сырья - 1000 ч-1. При этом, степень конверсии отличающийся тем, что в качестве металла метана составляет 78.5, а диоксида углеродаподгруппы железа он содержит кобальт, а в качестве 75,0. Соотношение Н 2/СО-0.9. Кроме того, промотора иридий или родий при следующих происходит незначительное науглероживание соотношениях компонентов, мас. поверхности катализатора, что приводит к его кобальт 2,5-4,0 медленной дезактивации. иридий или родий 1,0-2,5 Увеличение активных компонентов катализатора оксид алюминия остальное.
МПК / Метки
МПК: C01B 3/26, C01B 3/00, C01B 31/20, B01J 21/04, B01J 23/74, C01B 31/18
Метки: катализатор, метана, углерода, диоксидом, синтез-газ, риформинга
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/4-ip24363-katalizator-dlya-riforminga-metana-dioksidom-ugleroda-v-sintez-gaz.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Катализатор для риформинга метана диоксидом углерода в синтез-газ</a>
Предыдущий патент: Катализатор крекинга углеводородного сырья
Следующий патент: Способ переработки глинистых золотосодержащих руд
Случайный патент: Наголовник для защиты головы сваи при забивке