Катализатор для углекислотной и паро-углекислотной конверсии природного и попутного газов в синтез-газ

Номер инновационного патента: 24360

Опубликовано: 15.08.2011

Авторы: Закумбаева Гаухар Дауленовна, Иткулова Шолпан Сембаевна

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к составам катализаторов для углекислотной и паро-углекислотной конверсии природного и попутного газов с получением синтез-газа, являющегося основным сырьем, альтернативным нефти, для получения углеводородных и кислородсодержащих продуктов. Катализатор для углекислотной и паро-углекислотной конверсии природного и попутного газов в синтез-газ, включающий кобальт, палладий или платину, цеолит и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: кобальт- 2.5-4.9, палладий или платина - 0.1-2.5, цеолит - 9.5-28.5 и оксид алюминия - остальное, позволяет проводить процесс полной углекислотной конверсии природного газа как в присутствии воды, так и без нее при Т=695-755°С; а также позволяет проводить углекислотную конверсию попутных газов как в присутствии воды, так и без нее с высокими степенями конверсии углеводородов (90-100%) при Т=800°С, а также позволяет получать качественный синтез-газ с соотношением Н2/СО≥1.

Текст

Смотреть все

(51) 01 21/04 (2009.01) 01 23/42 (2009.01) 01 23/44 (2009.01) 01 23/74 (2009.01) 01 29/04 (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 основным сырьем, альтернативным нефти, для получения углеводородных и кислородсодержащих продуктов. Катализатор для углекислотной и пароуглекислотной конверсии природного и попутного газов в синтез-газ, включающий кобальт, палладий или платину, цеолит и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. кобальт- 2.5-4.9, палладий или платина - 0.1-2.5,цеолит - 9.5-28.5 и оксид алюминия - остальное,позволяет проводить процесс полной углекислотной конверсии природного газа как в присутствии воды,так и без нее при Т 695-755 С а также позволяет проводить углекислотную конверсию попутных газов как в присутствии воды, так и без нее с высокими степенями конверсии углеводородов (90100) при Т 800 С, а также позволяет получать качественный синтез-газ с соотношением Н 2/СО 1.(72) Закумбаева Гаухар Дауленовна Иткулова Шолпан Сембаевна(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ УГЛЕКИСЛОТНОЙ И ПАРО-УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО И ПОПУТНОГО ГАЗОВ В СИНТЕЗ-ГАЗ(57) Изобретение относится к составам катализаторов для углекислотной и пароуглекислотной конверсии природного и попутного газов с получением синтез-газа, являющегося Изобретение относится к составам катализаторов для углекислотной и паро-углекислотной конверсии природного и попутного газов с получением в качестве основного продукта синтез-газа,являющегося основным сырьем, альтернативным нефти,для получения углеводородных и кислородсодержащих продуктов. Известен катализатор риформинга метана диоксидом углерода (Е....24/ 23//205, 289-293 (2002),состоящий из кобальта и нанесенный 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 (, А. Т. , А. К., ... , . //,1991, 352, . 225-226), состоящий из палладия и нанесенный на оксид алюминия. Известный катализатор имеет следующий состав, мас. палладий -1 оксид алюминия - остальное. На известном катализаторе /23 степени конверсии метана и диоксида углерода составляет 71 и 75 соответственно при температуре процесса- 777 С, а выходы водорода и оксида углерода - 69 и 73 соответственно. Недостатком данного катализатора является недостаточные конверсия метана и диоксида углерода и выходы конечного продукта - синтез-газа 100, а также происходящее науглероживание поверхности -0.1 грамм кокса на грамм катализатора в час. Известен катализатор риформинга метана диоксидом углерода ( ,,-,..-/ 23/ 2 //197, 34 - 42 (2001),состоящий из платины и нанесенный на оксид алюминия. Известный катализатор имеет следующий состав, мас. платина - 0.5, оксид алюминия - остальное. На известном катализаторе наивысшая степень конверсии одного из исходных реагентов - диоксида углерода при температуре процесса - 852 С составляет не более 95 на первом часу реакции продуктов, далее идет снижение конверсии углерода. Через 5 часов происходит падение конверсии до 70. Недостатком данного катализатора является высокая температура процесса (800 С), а также его быстрая дезактивация вследствие коксообразования. 2 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению (прототипом) (ИСМ,вып. 376/98. . , . Устойчивый и активный никелевый катализатор для риформинга метана с СО 2 в синтез-газ // ЕР 94 94600005 13.07.94) является катализатор,содержащий никель - в качестве основного металла,оксид лантана - в качестве промотора, и оксид алюминия - в качестве носителя. 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 (прототипа) 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 углекислотной и пароуглекислотной конверсии природного и попутного газов,а также расширение ассортимента катализаторов конверсии природного и попутного газов. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым составом катализатора для углекислотной и паро-углекислотной конверсии природного и попутного газов в синтез-газ,включающим металл подгруппы железа, промотор и носитель, отличительной особенностью которого является то, что в качестве металла подгруппы железа он содержит кобальт, в качестве промотора палладий или платину, а в качестве носителя оксид алюминия, промотированный цеолитами , или , при следующем соотношении компонентов, мас. кобальт - 2.5-4.9, палладий или платина -0.1-2.5, цеолит-9.5-28.5 и оксид алюминия- остальное. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышенная активность,селективность, стабильность, устойчивость к коксообразованию предлагаемого катализатора, а также возможность его использования для конверсии как реального природного, так и реального попутного газов диоксидом углерода(углекислотная конверсия), а также смесью диоксида углерода с водой (паро-углекислотная конверсия) при более низких температурах процесса. Полная - 100-ная конверсия природного газа на предлагаемом катализаторе достигается при Т 695755 С, на известных же катализаторах полной конверсии метана не наблюдается даже при более высокой температуре - 850 С. Катализатор предложенного состава работает эффективно при относительно низкой температуре - 600 С. Степень конверсии метана составляет в этих условиях выше 75, а диоксида углерода 70. Селективность образования водорода на предлагаемом катализаторе составляет 98-100, а оксида углерода- 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода 0.9-1.1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. На предлагаемом катализаторе можно осуществить также углекислотную и пароуглекислотную конверсию попутного газа. При 800 С достигается полная - 100-ная конверсия С 2 углеводородов,степень конверсии метана составляет 90.2-95.5, а диоксида углерода - 90.294.2 75.6-80.8. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95100, при этом соотношение водород/оксид углерода на предлагаемом катализаторе - 1.1-1.4. Сущность изобретения иллюстрируют следующие примеры Пример 1,Для приготовления катализатора берут 13.076 г гидроксида алюминия -А 1(ОН)3 , добавляют 0.95 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащего 1.233 г нитрата кобальта - Со(О 3)г 6 Н 2 О (содержание кобальта в растворе - 0.25 г) и 5.2 мл раствора палладийхлористоводородной кислоты - 24(0-048 г/мл), содержащей - 0.25 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор, содержащий, ма. кобальт - 2.5,палладий - 2.5, цеолит - 9.5, оксид алюминия - 85.5. Конверсию природного газа диоксидом углерода с соотношением СН 4/СО 21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, и температуре 730 С, объемной скорости подачи сырья 1000 ч-1. Конверсия метана составляет 100, степень конверсии диоксида углерода -75.6,полученный синтез-газ имеет соотношение Н 2/СО 1.0. Как видно полная - 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т-730 С, на известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается даже при Т 850 С. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Пример 2. Для приготовления катализатора берут 13.076 г гидроксида алюминия -А 1(ОН)3, добавляют 0.95 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащего 1.9729 г нитрата кобальта - (3)26 2 (содержание кобальта в растворе - 0.4 г) и 2.08 мл раствора палладийхлористоводородной кислоты - 24(Т 0.048 г/мл), содержащей - 0.1 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор,содержащий, ма. кобальт - 4.0, палладий - 1.0,цеолит - 9.5, оксид алюминия - 85.5. Конверсию природного газа диоксидом углерода(углекислотная конверсия природного газа) с соотношением 4/21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, и варьировании температуры от 600 до 725 С,объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. Результаты конверсии природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в таблице 1. Таблица 1 Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе Степень конверсии Н 2/СО К(СН 4),К(СО 2),600 77.3 70.9 0.9 700 97.9 92.1 0.9 725 100 94.0 0.9 Как видно из таблицы 1, при температуре 600 С Полученный катализатор был также испытан в степень конверсии метана составляет 77.3. Полная процессе паро-углекислотной конверсии- 100-ная конверсия метана на предлагаемом природного газа. Процесс проводят в проточном катализаторе достигается при Т 725 С, при этом реакторе при атмосферном давлении - 1 атм в конверсия диоксида углерода - 94.0. На известных присутствии паров воды при соотношении воды к катализаторах полной конверсии метана не исходной реакционной смеси (СН 4 СО 2), равном наблюдается, а степень конверсии диоксида 110, объемной скорости подачи сырья 1000 ч-1 и углерода ниже. Селективность образования варьировании температуры от 600 до 720 С. водорода составляет 95-98, оксида углерода -95- Результаты паро-углекислотной конверсии 100,что выше аналогичных показателей на природного газа на полученном катализаторе известных катализаторах. представлены в таблице 2. Таблица 2. Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе в присутствии паров воды Как видно из таблицы 2, при температуре 600 С степень конверсии метана составляет 86.9, а СО 2 71.3. Полная - 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т 695 С, что существенно ниже температур проведения процесса на известных катализаторах,при этом конверсия диоксида углерода - 87.3. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95100, при этом соотношение водород/оксид углерода-1.0-1.1,что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Присутствие паров воды способствует снижению температуры процесса полной конверсии природного газа от 725 до 695 С и увеличению соотношения Н 2 /СО до 1.1. Конверсию попутного газа (ИГ), состава, об. метан- 51.1, этан -19.7, пропан - 13.8, изо-бутаны 2.1, бутан - 5.8, изо-пентаны - 2.0, пентан -2.4, изогексаны- 0.5, гексан - 0.5, гептан - 0.2, СО 2 - 1.4, азот- остальное, диоксидом углерода (углекислотная конверсия попутного газа) с соотношением ПГ/СО 21 /1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, варьировании температуры от 600 до 800 С, объемной скорости подачи сырья - 1500 ч-1. Результаты конверсии попутного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в таблице 3. Таблица 3 Конверсия попутного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе Конверсия,СИ,с 2 800 91.7 100 Как видно из таблицы 3, при температуре 800 С степень конверсии метана составляет 91.7, степень конверсии углеводородов С 2-С 7 - 100, а СО 290.2. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Полученный катализатор был также испытан в процессе паро-углекислотной конверсии попутного Н 2 /СО со 2 90.2 1.3 газа вышеуказанного состава Процесс проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм в присутствии паров воды при соотношении воды к исходной реакционной смеси (ПГСО 2),равном 110, объемной скорости подачи сырья 1500 ч-1 и температуре 800 С. Результаты пароуглекислотной конверсии попутного газа на полученном катализаторе представлены в таблице 4. Таблица 4 Паро-углекислотная конверсия попутного газа на полученном катализаторе Конверсия,Н 2/СО СН 4 С 2 СО 2 800 92.2 100 93.4 1.4 Как видно из таблицы 4, при температуре 800 С хлористоводородной кислоты степень конверсии метана составляет 92.2, 262(0.0375 г/мл), содержащей -0.1 г фракции углеводородов - С 2 -С 7 - 100, а СО 2 - платины. После пропитки катализатор сушат при 93.4. Селективность образования водорода комнатной температуре и прокаливают. В составляет 100, оксида углерода - 95-100, при результате получают катализатор, содержащий,этом соотношение водород/оксид углерода ма. кобальт -4.0, платина - 1.0, цеолит - 9.5,составляет 1.4, что выше аналогичных показателей оксид алюминия - 85.5. на известных катализаторах. Присутствие паров Конверсию природного газа диоксидом углерода воды способствует повышению степени конверсии с соотношением 4/21/1 проводят в проточном метана от 91.7 до 92.2. Пример 3. реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, и Для приготовления катализатора берут 13.076 г варьировании температуры от 600 до 750 С,гидроксида алюминия -А 1(ОН)3 , добавляют 0.95 г объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют Результаты конверсии природного газа диоксидом экструдаты, и высушенный носитель пропитывают углерода на полученном катализаторе представлены водным раствором, содержащего 1.9729 г нитрата в таблице 5. кобальтаСо(3)2 6 Н 2 О (содержание кобальта в растворе - 0.4 г) и 2.67 мл платино 4 Таблица 5 Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе, Степень конверсии К(СН 4),600 78.6 710 100 Как видно из таблицы 5, при температуре 600 С степень конверсии метана составляет 78.6, что выше, чем на известных катализаторах. Полная 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т 710 С, а степень конверсии диоксида углерода - 83.0. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается даже при Т 850 С. Селективность образования водорода составляет 95-100, оксида углерода-95-100,при этом соотношение водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Полученный катализатор был также испытан в процессе пароуглекислотной конверсии природного газа. Процесс проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм в присутствии паров воды при соотношении воды к исходной реакционной смеси (СН 4 СО 2), равном 110, объемной скорости подачи сырья 1000 ч -1 и Н 2 СО К(СО 2),70.0 1.0 83.0 1.0 варьировании температуры от 600 до 720 С. Результаты паро-углекислотной конверсии природного газа на полученном катализаторе представлены в таблице 6. Как видно из таблицы 6, при температуре 600 С степень конверсии метана составляет 82.9. Полная- 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т 700 С, что ниже температур проведения процесса на известных катализаторах, при этом конверсия диоксида углерода - 85.3. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода -1.0-1.1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Таблица 6 Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе в присутствии паров воды-100 Присутствие паров воды способствует снижению температуры процесса полной конверсии природного газа от 710 до 700 С и увеличению соотношения Н 2/СО до 1.1. Конверсию попутного газа (ПГ), состава, об. метан- 51.1, этан -19.7, пропан - 13.8, изо бутаны 2.1, бутан - 5.8, изо-пентаны - 2.0, пентан -2.4, изогексаны- 0.5, гексан - 0.5, гептан - 0.2, СО 2 - 1.4, азот- остальное, диоксидом углерода (углекислотная конверсия попутного газа) с соотношением ПГ/СО 21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, варьировании Н 2/СО К(СО 2),70.0 1.0 85.3 1.1 температуры от 600 до 800 С, объемной скорости подачи сырья - 1500 ч -1 . Результаты конверсии попутного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в таблице 7. Как видно из таблицы 7, при температуре 800 С степень конверсии метана составляет 91.2, степень конверсии углеводородов С 2-С 7 - 100, а СО 2 94.2. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Таблица 7 Конверсия попутного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе Конверсия,СН 4 С 2 800 91.2 100 Полученный катализатор был также испытан в процессе паро- углекислотной конверсии попутного газа вышеуказанного состава Процесс проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм в присутствии паров воды при соотношении Н 2/СО СО 2 94.2 1.1 воды к исходной реакционной смеси (ПГСО 2),равном 110, объемной скорости подачи сырья 1500 ч-1 и температуре 800 С. Результаты пароуглекислотной конверсии попутного газа на полученном катализаторе представлены в таблице 8. 5 Таблица 8. Паро-углекислотная конверсия попутного газа на полученном катализаторе (ПГСО 2)Н 2 О -101 Р 1 атм 1500 час -1 ),Конверсия,СН 4 2 800 95.5 100 Как видно из таблицы 8, при температуре 800 С степень конверсии метана составляет 95.5,фракции углеводородов - С 2-С 7 - 100, а СО 2 91.3. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100, при этом соотношение водород/оксид углерода составляет 1.2, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Присутствие паров воды способствует повышению степени конверсии метана до 95.5. Пример 4. Для приготовления катализатора берут 11.624 г гидроксида алюминия -А 1(ОН)3, добавляют 1.9 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащего 1.9729 г нитрата кобальта - (3)262 (содержание кобальта в Н 2/СО 2 91.3 1.2 растворе - 0.4 г) и 2.08 мл раствора палладийхлористоводородной кислоты - 24 (0.048 г/мл), содержащей - 0.1 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор,содержащий, мас.кобальт - 4.0, палладий- 1.0,цеолит- 19, оксид алюминия - 76. Конверсию природного газа диоксидом углерода(углекислотная конверсия природного газа) с соотношением 4/21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении -атм, и варьировании температуры от 600 до 725 С,объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. Результаты конверсии природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в таблице 9. Таблица 9 Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе Степень конверсии К(СН 4),700 98.6 725 100 Как видно из таблицы 9, при температуре 700 С степень конверсии метана составляет 98.6. Полная- 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т 725 С, при этом конверсия диоксида углерода - 94.9. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается даже при Т 850 С, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95-100,что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Н 2/СО К(СО 2),90.9 1.0 94.9 1.0 Полученный катализатор был также испытан в процессе пароуглекислотной конверсии природного газа. Процесс проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм в присутствии паров воды при соотношении воды к исходной реакционной смеси (СН 4 СО 2), равном 110, объемной скорости подачи сырья 1000 ч-1 и варьировании температуры от 600 до 720 С. Результаты паро-углекислотной конверсии природного газа на полученном катализаторе представлены в таблице 10. Таблица 10. Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе в присутствии паров воды Степень конверсии К(СН 4),600 89.7 700 100 Как видно из таблицы 10, при температуре 600 С степень конверсии метана составляет 89.7. Полная- 100-ная конверсия метана на предлагаемом катализаторе достигается при Т 700 С, что существенно ниже температур проведения процесса 6 Н 2 /СО К(СО 2 ),74.4 0.9 81.2 1.0 на известных катализаторах, при этом конверсия диоксида углерода - 81.2. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 95-100, оксида углерода - 95100, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Присутствие паров воды способствует снижению температуры процесса полной конверсии природного газа от 725 до 700 С и увеличению соотношения Н 2/СО до 1.1. Пример 5. Для приготовления катализатора берут 10.17 г гидроксида алюминия -А 1(ОН) 3 , добавляют 2.85 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащего 1.9729 г нитрата кобальтаСо( 3) 2 6 Н 2 О (содержание кобальта в растворе - 0.4 г) и 2.08 мл раствора палладийхлористоводородной кислоты 2 ( 0.048 г/мл), содержащей - 0.1 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор,содержащий, ма.кобальт -4.0, палладий - 1.0,цеолит - 28.5, оксид алюминия - 66.5. Конверсию природного газа диоксидом углерода(углекислотная конверсия природного газа) с соотношением 4/ 2 1/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, и температуре 740 С, объемной скорости подачи сырья - 1000 ч -1 . Результаты конверсии природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в таблице 11. Таблица 11 Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе Как видно из таблицы 11, при температуре 740 С наблюдается полная -100-ная конверсия метана,конверсия диоксида углерода - 92.0. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 95-100, оксида углерода - 95100,что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Пример 6. Для приготовления катализатора берут 13.076 г гидроксида алюминия -А 1(ОН)3 , добавляют 0.95 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащего 1.9729 г нитрата кобальта - (3)262 (содержание кобальта в 1.0 растворе - 0.4 г) и 2.08 мл раствора палладийхлористоводородной кислоты - 24 (0.048 г/мл), содержащей - 0.1 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор,содержащий, мас.кобальт -4.0, палладий - 1.0,цеолит - 9.5, оксид алюминия - 85.5. Конверсию природного газа диоксидом углерода(углекислотная конверсия природного газа) с соотношением СН 4/СО 21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм, и варьировании температуры от 600 до 725 С,объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. Результаты конверсии природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе представлены в таблице 12. Таблица 12. Конверсия природного газа диоксидом углерода на полученном катализаторе, Степень конверсии К(СН 4),755 100 Как видно из таблицы 12, при температуре 755 С наблюдается полная - 100-ная конверсия метана,конверсия диоксида углерода - 88.4. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 90-100, оксида углерода - 95100,что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Пример 7. Для приготовления катализатора берут 11.624 г гидроксида алюминия - А 1(ОН)3, добавляют 1.9 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащего 2,4168 г нитрата Н 2/СО К(СО 2),88.4 0.9 кобальта - Со(3)26 Н 2 О (содержание кобальта в растворе - 0.49 г) и 0.21 мл палладийхлористоводородной кислоты - 24(0.048 г/мл), содержащей - 0.01 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор, содержащий, мас. кобальт - 4.9,палладий -0.1, цеолит - 19, оксид алюминия - 76. Конверсию природного газа диоксидом углерода(углекислотная конверсия природного газа) с соотношением 4/21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм и температуре 755 С, объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. В этих условиях происходит полная- 100-ная конверсия метана, при этом конверсия 7 диоксида углерода - 94.2. На известных катализаторах полной конверсии метана не наблюдается, а степень конверсии диоксида углерода ниже. Селективность образования водорода составляет 100, оксида углерода - 95100, соотношение водород/оксид углерода 1, что выше аналогичных показателей на известных катализаторах. Снижение активных компонентов (кобальта,палладия или платины, и цеолита) катализатора ниже заявленных пределов приводит к снижению конверсии углеводородов и диоксида углерода и селективности образования синтез-газа и увеличению температуры процесса, что показано в примере 8. Пример 8. Для приготовления катализатора берут 14.25 г гидроксида алюминия -А 1(ОН) 3 , добавляют 0.475 г цеолитаи 30 мл воды смешивают,формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащим 0.9864 г нитрата кобальта -Со(3)26 Н 2 О(содержание кобальта в растворе - 0.2 г и 0.1 мл палладий-хлористоводородной кислоты 24(0.048 г/мл), содержащей - 0.005 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор, содержащий, мае.кобальт - 2.0, палладий - 0.05, цеолит - 4.75,оксид алюминия - 93.2. Конверсию природного газа диоксидом углерода с соотношением 4/21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм,температуре 780 С, объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. При этом, степень конверсии метана составляет 69.0, а диоксида углерода 67.8. Соотношение Н 2/СО 0.85. Увеличение активных компонентов катализатора(кобальта, палладия или платины) выше заявленных пределов не приводит к существенному увеличению конверсии углеводородов и диоксида углерода, а приводит лишь к необоснованному расходу дорогостоящих компонентов катализатора, а увеличение содержания цеолита выше заявленных пределов приводит к росту температуры процесса,что показано в примерах 9 и 10. Пример 9. Для приготовления катализатора берут 8.985 г гидроксида алюминия -А 1(ОН)3, добавляют 3.325 г цеолитаи 30 мл воды, смешивают, формуют экструдаты, и высушенный носитель пропитывают водным раствором, содержащим 0.9864 г нитрата кобальта - Со(3)26 Н 2 О (содержание кобальта в растворе - 0.2 г) и 0.1 мл палладийхлористоводородной кислоты - 24(-0.048 г/мл), содержащей - 0.005 г палладия. После пропитки катализатор сушат при комнатной температуре и прокаливают. В результате получают катализатор, содержащий, мас. кобальт - 5.0,палладий - 3.0, цеолит - 33.25, оксид алюминия 58.75. Конверсию природного газа диоксидом углерода с соотношением 4/21/1 проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении - 1 атм,температуре 800 С, объемной скорости подачи сырья - 1000 ч-1. При этом, степень конверсии метана составляет 100, а диоксида углерода 94.5. Соотношение 2/0.9. Катализатор подвержен наулероживанию вследствие повышенного содержания цеолита. Катализатор предложенного состава работает стабильно более 100 часов, не теряя своей активности. Достоинством катализатора является его устойчивость к коксообразованию. Преимуществом предложенного катализатора является также его способность работать с повышенной активностью и селективностью в присутствии паров воды как при конверсии природного, так и попутного газов. Это преимущество позволяет использовать реальные природный и попутный газы без проведения предварительной стадии выделения воды из их состава и дальнейшей осушки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Катализатор для углекислотной и пароуглекислотной конверсии природного и попутного газов в синтез-газ, включающий металл подгруппы железа,промотор и оксид алюминия,отличающийся тем, что в качестве металла подгруппы железа он содержит кобальт, в качестве промотора палладий или платину, а в качестве носителя - оксид алюминия, промотированный, при следующих соотношениях компонентов, мас. кобальт 2,5-4,9 палладий или платина 0,1-2,5 цеолит 9,5-28,5 оксид алюминия остальное.

МПК / Метки

МПК: B01J 23/42, B01J 29/04, C01B 31/20, B01J 21/04, B01J 23/44, B01J 23/74, C01B 31/18, C01B 3/26, C01B 3/00

Метки: попутного, газов, катализатор, конверсии, природного, паро-углекислотной, синтез-газ, углекислотной

Код ссылки

<a href="https://kz.patents.su/8-ip24360-katalizator-dlya-uglekislotnojj-i-paro-uglekislotnojj-konversii-prirodnogo-i-poputnogo-gazov-v-sintez-gaz.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Катализатор для углекислотной и паро-углекислотной конверсии природного и попутного газов в синтез-газ</a>

Похожие патенты