[go: up one dir, main page]

RU2349380C1 - Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane - Google Patents

Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane Download PDF

Info

Publication number
RU2349380C1
RU2349380C1 RU2007133862/04A RU2007133862A RU2349380C1 RU 2349380 C1 RU2349380 C1 RU 2349380C1 RU 2007133862/04 A RU2007133862/04 A RU 2007133862/04A RU 2007133862 A RU2007133862 A RU 2007133862A RU 2349380 C1 RU2349380 C1 RU 2349380C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
methane
carbon dioxide
conversion
nickel
Prior art date
Application number
RU2007133862/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Семенович Найбороденко (RU)
Юрий Семенович Найбороденко
Николай Григорьевич Касацкий (RU)
Николай Григорьевич Касацкий
Владимир Давыдович Китлер (RU)
Владимир Давыдович Китлер
Лариса Александровна Аркатова (RU)
Лариса Александровна Аркатова
Лариса Николаевна Курина (RU)
Лариса Николаевна Курина
Ольга Клавдиевна Лепакова (RU)
Ольга Клавдиевна Лепакова
Нина Ивановна Радишевска (RU)
Нина Ивановна Радишевская
Любовь Викторовна Галактионова (RU)
Любовь Викторовна Галактионова
Original Assignee
Томский научный центр СО РАН
Томский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Томский научный центр СО РАН, Томский государственный университет filed Critical Томский научный центр СО РАН
Priority to RU2007133862/04A priority Critical patent/RU2349380C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2349380C1 publication Critical patent/RU2349380C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention pertains to chemical industry, particularly to catalysts used for converting natural gas, and can be used in petrochemical and oil-refining industry for making catalysts and in gas synthesis process. Description is given of a catalyst, containing a nickel aluminide matrix, inside of which nickel and molybdenum are dispersed, with the following ratio of components, in wt %: Ni3Al - 80-90, Ni - 5-10, Mo -2-10. The catalyst is obtained through self-propagating high-temperature synthesis and is used in the process of carbon dioxide conversion of methane.
EFFECT: high catalytic activity and stability of the catalyst.
2 cl, 4 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к катализаторам, применяемым для конверсии природного газа, а именно к катализаторам реакций, затрагивающих С-Н связи углеводородов и способствующих разрыву этих связей с образованием соединений, содержащих кратные связи (СО) и водород, смесь которых называется синтез-газом, и способам углекислотной конверсии, и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для производства катализаторов и организации процесса получения синтез-газа. В дальнейшем полученный синтез-газ может быть широко использован в крупнотоннажных химических процессах, таких как синтез диметилового эфира (ДМЭ), метилметакрилата, спиртов, альдегидов и др. Получаемый диметиловый эфир можно применять в качестве экологически чистого топлива для дизельных двигателей без существенных изменений их конструкций.The invention relates to the chemical industry, in particular to catalysts used for the conversion of natural gas, namely, catalysts for reactions affecting CH bonds of hydrocarbons and contributing to the breaking of these bonds with the formation of compounds containing multiple bonds (CO) and hydrogen, a mixture of which is called synthesis gas, and carbon dioxide conversion methods, and can be used in the petrochemical, oil refining and other industries for the production of catalysts and the organization of the production process syngas. Subsequently, the resulting synthesis gas can be widely used in large-capacity chemical processes, such as the synthesis of dimethyl ether (DME), methyl methacrylate, alcohols, aldehydes, etc. The resulting dimethyl ether can be used as an environmentally friendly fuel for diesel engines without significant changes in their designs. .

Традиционно синтез-газ получают методами паровой, пароуглекислотной, паровоздушной или парокислородной конверсией углеводородного сырья. Состав получаемого синтез-газа зависит от температуры, давления проведения процесса, используемого катализатора, соотношения пар исходных компонентов, объемной скорости, состава исходной смеси компонентов. Как правило, исходное углеводородное сырье (природный газ) очищают от сернистых соединений.Traditionally, synthesis gas is produced by the methods of steam, carbon dioxide, steam-air or steam-oxygen conversion of hydrocarbon feedstocks. The composition of the resulting synthesis gas depends on temperature, the pressure of the process, the catalyst used, the ratio of the pairs of the starting components, space velocity, the composition of the starting mixture of components. As a rule, the feedstock hydrocarbon (natural gas) is purified from sulfur compounds.

Недостатками традиционных методов производства синтез-газа каталитической конверсией углеводородного сырья являются применение недостаточно активного и стабильного катализатора, имеющего относительно большие геометрические размеры, большое аэродинамическое сопротивление зернистого слоя, ограничения по подводу тепла в зону реакции, необходимость использования кислорода в шахтных реакторах, ограничения по возможности создания производства малой мощности.The disadvantages of traditional methods for the production of synthesis gas by the catalytic conversion of hydrocarbon feedstocks are the use of an insufficiently active and stable catalyst having relatively large geometric dimensions, a large aerodynamic resistance of the granular layer, restrictions on the supply of heat to the reaction zone, the need for oxygen in mine reactors, limitations on the possibility of creating low power production.

Авторы M.C.J. Bradford and M.A. Vannice предлагают для процесса углекислотной конверсии использовать в качестве катализаторов, например, никелевые катализаторы с использованием различных носителей на керамической основе, однако часто они подвергаются значительному зауглероживанию (M.C.J. Bradford and M.A. Vannice. CO2 reforming of methane. Catal. Rev. - Sci. Eng., 1999, v.41, с.1-42).The authors of MCJ Bradford and MA Vannice propose to use, for example, nickel catalysts using various ceramic-based supports as catalysts for the carbon dioxide conversion process, but often they undergo significant carbonization (MCJ Bradford and MA Vannice. CO 2 reforming of methane. Catal. Rev. Rev. . - Sci. Eng., 1999, v.41, pp. 1-42).

В работах (Claridge J.B., York A.P.E., Brungs A.J. e.a. Journal of catalysis, 1998, v.180, № 1, p.85-100; WO 02076885, J. Sehested, C.J.H. Jacobsen, S. Rokni, and J.R. Rostrup-Nielsen. Activity and Stability of Molybdenum Carbide as a catalyst for CO2 Reforming, Journal of Catalysis, 2001, v.201, p.206-212) показана принципиальная возможность использования карбидов Мо и W в качестве катализаторов УКМ. Однако, несмотря на достаточно высокую активность во всех трех реакциях конверсии метана, существенным недостатком является осуществление процесса только при высоких давлениях - при обычных давлениях карбиды дезактивируются вследствие окисления в оксиды МО2.In works (Claridge JB, York APE, Brungs AJ ea Journal of catalysis, 1998, v. 180, No. 1, p. 85-100; WO 02076885, J. Sehested, CJH Jacobsen, S. Rokni, and JR Rostrup-Nielsen Activity and Stability of Molybdenum Carbide as a catalyst for CO 2 Reforming, Journal of Catalysis, 2001, v.201, p.206-212) shows the fundamental possibility of using Mo and W carbides as catalysts for UKM. However, despite the relatively high activity in all three methane conversion reactions, a significant drawback is the implementation of the process only at high pressures — at ordinary pressures, carbides are deactivated due to oxidation to MO 2 oxides.

Известно, что катализаторами углекислотной конверсии метана могут быть оксиды (патент РФ 96100764, 1998; Крылов О.В., Мамедов А.Х. Гетерогенно-каталитические реакции диоксида углерода. Успехи химии, 1995, т.64, № 9, с.935-959). Известны и такие, которые состоят из оксидного носителя (Al2О3, SiO2, ZrO2, BaO, CaO и др.) и покрытия из металлов (Pt, Pd, Ru, Rh, Ni и др.) Несмотря на то что они обладают достаточной активностью, все они подвергаются закоксовыванию. Со временем это приводит к дезактивации катализаторов, что требует их регенерации и приводит к увеличению затрат на производство. Недостатком известных катализаторов и носителей является еще и то, что при высоких температурах в условиях окислительно-восстановительной среды они окисляются, что существенно снижает прочность контакта между частицами.It is known that oxides can be catalysts for carbon dioxide methane conversion (RF patent 96100764, 1998; Krylov OV, Mamedov A.Kh. Heterogeneous-catalytic reactions of carbon dioxide. Advances in Chemistry, 1995, v.64, No. 9, p.935 -959). Also known are those that consist of an oxide support (Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , BaO, CaO, etc.) and coatings from metals (Pt, Pd, Ru, Rh, Ni, etc.). Despite the fact that they have sufficient activity, they all undergo coking. Over time, this leads to the deactivation of the catalysts, which requires their regeneration and leads to an increase in production costs. A disadvantage of the known catalysts and carriers is the fact that at high temperatures in the conditions of the redox environment, they are oxidized, which significantly reduces the contact strength between the particles.

В настоящее время одним из главных направлений в решении проблемы поиска катализаторов УКМ является разработка улучшенных никелевых систем, которые способствовали бы кинетическому ингибированию образования углерода на их поверхности в условиях, термодинамически благоприятных для углеотложения. В результате сочетания с подходящими носителями, такими как La2O3, MgO, TiO2 и СеО2; с помощью эффективных промоторов, включая La2O3, LiO2 и даже оксид железа, а также новых методов приготовления, таких как метод кристаллизации в твердой фазе, золь-гель метод, цитратный метод (Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М.: Академкнига, 2004, 679 с.; Hu Y.H., Ruckenstein E. Catalytic Conversion of Methane to Synthesis Gas by Partial Oxidation and CO2 Reforming. Adv. Catal., 2004, v. 48, p.297-345; Tomishige K. Syngas production from methane reforming with CO2/H2O over NiO-MgO solid solution catalyst in fluidized bed reactors. Catal. Today., 2004, v. 89, p.405-418; Hao Z., Zhu H.Y., Lu G.Q. Zr-Laponit pillared clay-based nickel catalysts for methane reforming with carbon dioxide. Appl. Catal., 2003, v.242, p.275-286).Currently, one of the main directions in solving the problem of searching for UKM catalysts is the development of improved nickel systems that would contribute to kinetic inhibition of carbon formation on their surface under conditions thermodynamically favorable for carbon deposition. As a result of combination with suitable carriers such as La 2 O 3 , MgO, TiO 2 and CeO 2 ; using effective promoters, including La 2 O 3 , LiO 2, and even iron oxide, as well as new methods of preparation, such as solid phase crystallization method, sol-gel method, citrate method (Krylov O.V. Heterogeneous catalysis. M. : Academic Book, 2004, 679 pp .; Hu YH, Ruckenstein E. Catalytic Conversion of Methane to Synthesis Gas by Partial Oxidation and CO 2 Reforming. Adv. Catal., 2004, v. 48, p. 297-345; Tomishige K. Syngas production from methane reforming with CO 2 / H 2 O over NiO-MgO solid solution catalyst in fluidized bed reactors. Catal. Today., 2004, v. 89, p. 405-418; Hao Z., Zhu HY, Lu GQ Zr-Laponit pillared clay-based nickel catalysts for methane reforming with carbon dioxide. Appl. Catal., 2003, v.242, p.275-286).

В настоящее время не существует промышленной технологии получения синтез-газа методом углекислотной конверсии метана. Имеющиеся разработки чаще всего основаны на никелевых катализаторах, которые применяются в процессе парового риформинга, они не обладают достаточной селективностью и быстро дезактивируются вследствие образования углерода, который покрывает активные металлические центры в ходе катализа, и накапливаются в порах катализатора, вызывая деструктивные изменения и в конечном итоге - дезактивацию.At present, there is no industrial technology for the production of synthesis gas by the method of carbon dioxide conversion of methane. Available developments are most often based on nickel catalysts used in the steam reforming process, they do not have sufficient selectivity and are quickly deactivated due to the formation of carbon, which covers active metal centers during catalysis, and accumulate in the pores of the catalyst, causing destructive changes and ultimately - decontamination.

Процесс углекислотной конверсии метана осуществляется при высоких температурах, поэтому площадь поверхности катализаторов будет неизбежно уменьшаться. Одним из важнейших требований, предъявляемым к такого рода катализаторам, является устойчивость к перепадам температур, термоударам. Желательно, чтобы они имели повышенную теплопроводность для уменьшения вероятности локальных перегревов. Такими свойствами обладают некоторые интерметаллиды переходных металлов, например никеля, которые широко используются для получения скелетного никеля Ренея.The process of carbon dioxide conversion of methane is carried out at high temperatures, so the surface area of the catalysts will inevitably decrease. One of the most important requirements for such catalysts is resistance to temperature extremes and thermal shock. It is desirable that they have increased thermal conductivity to reduce the likelihood of local overheating. Some transition metal intermetallic compounds, such as nickel, which are widely used to produce skeletal Raney nickel, possess these properties.

В литературе практически отсутствуют данные по использованию катализаторов-интерметаллидов для процесса углекислотной конверсии метана.There is practically no data in the literature on the use of intermetallic catalysts for the process of carbon dioxide methane conversion.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности является катализатор, полученный самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС) и состоящий из интерметаллидной матрицы Ni3Al, в которой диспергирован свободный никель (Л.А.Аркатова, Т.С.Харламова, Л.В.Галактионова и др. Углекислотная конверсия метана на алюминидах никеля. Журнал физической химии, 2006, т.80, № 8, с.1403-1406). Среди исследованных интерметаллидов системы Ni-Al наибольшую каталитическую активность, сравнимую с промышленным катализатором паровой конверсии, проявил именно этот состав Ni3Al, который обеспечил при температуре 1223 К конверсию по СО2 82.2%, а по СН4 79.6%. При этом выход синтез-газа составил СО - 43.1 мол.%, H2 - 37.8%. Известный катализатор получен высокопроизводительным и экономичным методом СВС из прессованной смеси порошков никеля и алюминия в виде штабиков, которые затем измельчают и просеивают до получения нужной фракции.The closest to the achieved result and technical essence is the catalyst obtained by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and consisting of an Ni 3 Al intermetallic matrix in which free nickel is dispersed (L.A. Arkatova, T.S.Kharlamova, L.V. Galaktionova et al. Carbon dioxide conversion of methane on nickel aluminides. Journal of Physical Chemistry, 2006, vol. 80, No. 8, pp. 1403-1406). Among the studied intermetallic compounds of the Ni-Al system, the highest catalytic activity comparable with the industrial catalyst for steam conversion was manifested by precisely this composition of Ni 3 Al, which ensured 82.2% conversion of CO 2 and 79.6% of CH 4 at 1223 K. The yield of synthesis gas was СО - 43.1 mol.%, H 2 - 37.8%. The known catalyst is obtained by the high-performance and economical SHS method from a pressed mixture of nickel and aluminum powders in the form of beads, which are then crushed and sieved to obtain the desired fraction.

Однако после каталитических исследований на известном катализаторе наблюдается углеотложение, сопровождаемое образованием карбида никеля и графитоподобного углерода, что приводит к тому, что активность катализатора снижается (катализатор дезактивируется).However, after catalytic studies on the known catalyst, carbon deposition is observed, accompanied by the formation of nickel carbide and graphite-like carbon, which leads to the fact that the activity of the catalyst decreases (the catalyst is deactivated).

Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного катализатора, устойчивого к перепадам температур и термоударам, имеющего повышенную теплопроводность для уменьшения вероятности локальных перегревов, исключающего углеотложение в процессе углекислотной конверсии метана и повышающего производительность процесса.The present invention is to develop an effective catalyst that is resistant to temperature extremes and thermal shock, having increased thermal conductivity to reduce the likelihood of local overheating, eliminating carbon deposition in the process of carbon dioxide methane conversion and increasing the productivity of the process.

Задача решается использованием в качестве катализатора углекислотной конверсии метана материала, полученного самораспространяющимся высокотемпературным синтезом и содержащего матрицу алюминида никеля, внутри которой диспергированы никель и молибден, и состоящего из 80-90 мас.% Ni3Al, 5-10 мас.% Ni и 2-10 мас.% Мо.The problem is solved by using as a catalyst for carbon dioxide conversion of methane a material obtained by self-propagating high-temperature synthesis and containing a nickel aluminide matrix inside which nickel and molybdenum are dispersed, and consisting of 80-90 wt.% Ni 3 Al, 5-10 wt.% Ni and 2 -10 wt.% Mo.

Задача также решается способом получения синтез-газа углекислотной конверсией метана с использованием заявляемого катализатора.The problem is also solved by the method of producing synthesis gas by carbon dioxide conversion of methane using the inventive catalyst.

Полученный катализатор высокоактивен, термостабилен, устойчив к локальным перегревам и термоударам, работает при средних временах контакта 0.1-1 с в одностадийной реакции углекислотной конверсии метана при 600-1000°С при атмосферном давлении.The resulting catalyst is highly active, thermostable, resistant to local overheating and thermal shock, operates at an average contact time of 0.1-1 s in a one-step reaction of carbon dioxide methane conversion at 600-1000 ° С at atmospheric pressure.

Катализатор является химическим соединением нескольких металлов и представляет собой интерметаллид, состоящий из грубодисперсных частиц или агрегатов частиц.The catalyst is a chemical compound of several metals and is an intermetallic compound consisting of coarse particles or particle aggregates.

Количество никеля и алюминия, необходимое для получения Ni3Al, выбирают согласно фазовой диаграмме состояния. Количество вводимой модифицирующей добавки - молибдена не более 10 мас.% определяют по влиянию ее на микроструктуру активной фазы. Введение более 10 мас.% Мо приводит к огрублению структуры активной фазы.The amount of nickel and aluminum required to obtain Ni 3 Al is selected according to the phase diagram. The amount of introduced modifying additive - molybdenum no more than 10 wt.% Is determined by its influence on the microstructure of the active phase. The introduction of more than 10 wt.% Mo leads to the coarsening of the structure of the active phase.

Каталитическая система получена методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), осуществляемого в режимах послойного горения или теплового взрыва, основанным на использовании внутренней химической энергии исходных реагентов и лишенным ряда недостатков традиционных методов получения интерметаллидов. Он обладает рядом несомненных преимуществ - незначительные энергетические затраты, простота и одностадийность цикла синтеза, экспрессность, высокая производительность, недорогостоящее оборудование, высокая чистота продукта.The catalytic system was obtained by the method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS), carried out in the regimes of layer-by-layer combustion or thermal explosion, based on the use of internal chemical energy of the starting reagents and devoid of a number of drawbacks of traditional methods for producing intermetallic compounds. It has a number of undoubted advantages - low energy costs, simplicity and one-step synthesis cycle, expressness, high productivity, low-cost equipment, high purity of the product.

Способ получения катализатора, предлагаемого в данном изобретении, включает просушивание порошков соответствующих металлов, сухое смешение компонентов, формование массы в нужную форму методом двустороннего прессования, инициацию горения в тонком слое и непосредственно сгорание, дробление и фракционирование.The method of producing the catalyst proposed in this invention includes drying the powders of the respective metals, dry mixing the components, molding the mass into the desired form by double-sided pressing, initiating combustion in a thin layer and directly burning, crushing and fractionation.

Изобретение предусматривает процесс каталитической конверсии легких углеводородов, предпочтительно метана, который позволяет получать смеси Н2 и СО с мольными соотношениями компонентов 0.5-1.5, преимущественно 1. В качестве исходного сырья может быть использован природный газ.The invention provides a process for the catalytic conversion of light hydrocarbons, preferably methane, which makes it possible to obtain mixtures of H 2 and CO with molar ratios of the components 0.5-1.5, preferably 1. Natural gas can be used as a feedstock.

Конверсию проводят предпочтительно в одну стадию с использованием интерметаллида алюминида никеля, модифицированного Мо, в температурном интервале 600-1000°С, предпочтительно 950°С, при атмосферном давлении. При использовании метана требуемое объемное соотношение CO2:СН4 составляет 0.5-1.0, предпочтительно 1. Реакционная смесь, содержащая метан (природный газ) и диоксид углерода, перед входом в реактор нагревается. В процессе запуска и работы катализатора контролируется температура газа на входе в реактор, температура каталитического блока. Эффективность работы катализатора характеризуется величиной степеней превращения метана и углекислого газа, а также количеством полученного синтез-газа, выраженного в объемных процентах. Состав исходной реакционной смеси и продукты реакции анализируются хроматографически.The conversion is preferably carried out in one step using Mo-modified nickel aluminide intermetallide in the temperature range of 600-1000 ° C, preferably 950 ° C, at atmospheric pressure. When using methane, the desired volumetric ratio of CO 2 : CH 4 is 0.5-1.0, preferably 1. The reaction mixture containing methane (natural gas) and carbon dioxide is heated before entering the reactor. During the start-up and operation of the catalyst, the gas temperature at the inlet to the reactor and the temperature of the catalytic unit are controlled. The efficiency of the catalyst is characterized by the degree of conversion of methane and carbon dioxide, as well as the amount of synthesis gas obtained, expressed in volume percent. The composition of the initial reaction mixture and reaction products are analyzed chromatographically.

Предлагаемое изобретение иллюстрируются следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Для получения катализатора Ni3Al+2%Мо берут порошки металлов никеля (марки ПНЭ-1) массой 86 г, алюминия (АСД-4) массой 12 г, молибдена (осч) массой 2 г, предварительно просушивают в течение 5 часов при температуре 150°С в среде аргона. Порошки смешивают и готовят заготовку цилиндрической формы путем двустороннего прессования на настольном прессе с разборной пресс-формой и плавающим поршнем. Пористость составляет 30-40%. СВС прессованных образцов проводят в бомбе постоянного давления объемом 3 л. Горение осуществляется в атмосфере аргона, давление которого составляет 0,1 МПа. К торцовой части прессованной заготовки подводят тепловой импульс с помощью вольфрамовой спирали, воспламеняя заготовку. При этом в поверхностном слое возбуждается химическая реакция, которая самопроизвольно распространяется в виде волны горения, бегущей вдоль оси заготовки, оставляя за собой остывающий продукт. Полученный в виде штабика образец затем дробится и просеивается. Полученный материал представляет собой систему, состоящую из Ni3Al, Ni и диспергированного в нем молибдена (по данным РФА).Example 1. To obtain a catalyst Ni 3 Al + 2% Mo, powders of nickel metals (grade PNE-1) weighing 86 g, aluminum (ASD-4) weighing 12 g, molybdenum (osch) weighing 2 g, are preliminarily dried for 5 hours at a temperature of 150 ° C in an argon atmosphere. The powders are mixed and a cylindrical preform is prepared by double-sided pressing on a table press with a collapsible mold and a floating piston. The porosity is 30-40%. SHS of pressed samples is carried out in a 3-liter constant pressure bomb. Combustion is carried out in an argon atmosphere, the pressure of which is 0.1 MPa. A thermal impulse is brought to the end part of the pressed billet using a tungsten spiral, igniting the billet. At the same time, a chemical reaction is excited in the surface layer, which spontaneously propagates in the form of a combustion wave running along the axis of the workpiece, leaving a cooling product. The sample obtained in the form of a staff is then crushed and sieved. The resulting material is a system consisting of Ni 3 Al, Ni and molybdenum dispersed in it (according to XRD).

Для каталитических исследований отбирают фракции с размером частиц в пределах 400-600 мкм и 600-1000 мкм, которые в количестве 1 см3 помещают в трубчатый кварцевый реактор с внутренним диаметром 5 мм. Метан и углекислый газ пропускают через катализатор в интервале температур 600-950°С и времени контакта 0.6 с. Процесс конверсии метана ведут в неподвижном слое катализатора при давлении 1 атм. Газохроматографический анализ газа проводят, начиная с 600°С, и продолжают до 950°С. Регулируют объемную скорость исходной газовой смеси, поддерживая 100 мл/мин. Исходные компоненты метан и углекислый газ подают из расчета мольного соотношения CO2:СН4=1:1. На основании хроматографического анализа в режиме on-line рассчитывают конверсии метана и диоксида углерода и выходы целевых продуктов. Конверсии метана и углекислого газа, а также выходы целевых продуктов - монооксида углерода и водорода по каждому составу приведены в таблицах 1-3. Данные по стабильности катализатора представлены в таблице 4.For catalytic studies, fractions with a particle size in the range of 400-600 μm and 600-1000 μm, which in the amount of 1 cm 3 are placed in a tubular quartz reactor with an inner diameter of 5 mm, are selected. Methane and carbon dioxide are passed through the catalyst in the temperature range 600–950 ° C and a contact time of 0.6 s. The methane conversion process is carried out in a fixed catalyst bed at a pressure of 1 atm. Gas chromatographic analysis of the gas is carried out starting from 600 ° C, and continues to 950 ° C. The volumetric rate of the feed gas mixture is adjusted while maintaining 100 ml / min. The starting components methane and carbon dioxide are supplied based on the molar ratio of CO 2 : CH 4 = 1: 1. Based on on-line chromatographic analysis, the conversions of methane and carbon dioxide and the yields of the desired products are calculated. The conversions of methane and carbon dioxide, as well as the yields of the target products carbon monoxide and hydrogen for each composition are shown in tables 1-3. Data on the stability of the catalyst are presented in table 4.

Пример 2. Для получения катализатора Ni3Al+5% Мо берут порошки металлов никеля (марки ПНЭ-1) массой 84 г, алюминия (АСД-4) массой 11 г, молибдена массой 5 г. Далее проводят операции, аналогичные примеру 1. Каталитические данные приведены в таблице 2.Example 2. To obtain a catalyst Ni 3 Al + 5% Mo, powders of nickel metals (grade PNE-1) weighing 84 g, aluminum (ASD-4) weighing 11 g, molybdenum weighing 5 g are taken. Next, operations similar to example 1 are carried out. The catalytic data are shown in table 2.

Пример 3. Для получения катализатора Ni3Al+10% Мо берут порошки металлов никеля (марки ПНЭ-1) массой 81 г, алюминия (АСД-4) массой 9 г, молибдена (осч) массой 10 г. Далее используют методику, описанную в примере 1. Каталитические данные приведены в таблице 3.Example 3. To obtain a catalyst Ni 3 Al + 10% Mo, powders of nickel metals (grade PNE-1) weighing 81 g, aluminum (ASD-4) weighing 9 g, molybdenum (osch) weighing 10 g are taken. Next, the procedure described in example 1. The catalytic data are shown in table 3.

В таблице 4 приведены данные по стабильности катализатора Ni3Al+5% Мо. Стабильность заявляемого катализатора выше, чем у прототипа - состава Ni3Al, подвергаемого закоксовыванию уже через 16 часов. Катализаторы с молибденом, как видно из таблиц 1-3, также проявляют и повышенную каталитическую активность по сравнению с катализатором Ni3Al.Table 4 shows data on the stability of the catalyst Ni 3 Al + 5% Mo. The stability of the claimed catalyst is higher than that of the prototype composition of Ni 3 Al, subjected to coking after 16 hours. Catalysts with molybdenum, as can be seen from tables 1-3, also exhibit increased catalytic activity compared to the catalyst Ni 3 Al.

В исследуемых системах образуется синтез-газ состава H2:СО, приближающегося к 1:1. При увеличении концентрации модификатора в системе соотношение Н2:СО плавно возрастает от 0,94 для Ni3Al+2% Мо, 1 для Ni3Al+5% Мо и 1,1 для Ni3Al+10% Мо.In the systems under study, synthesis gas of the composition H 2 : CO is formed, approaching 1: 1. With an increase in the modifier concentration in the system, the H 2 : CO ratio gradually increases from 0.94 for Ni 3 Al + 2% Mo, 1 for Ni 3 Al + 5% Mo, and 1.1 for Ni 3 Al + 10% Mo.

Таким образом, предлагаемый катализатор в процессе конверсии метана проявляет высокую каталитическую активность и стабильность.Thus, the proposed catalyst in the process of methane conversion exhibits high catalytic activity and stability.

Таблица 1
Каталитические данные процесса углекислотной конверсии метана для катализатора Ni3Al+2% Мо
Table 1
Catalytic data of the process of carbon dioxide conversion of methane for the catalyst Ni 3 Al + 2% Mo
КатализаторCatalyst Т, КT, K Конверсия, %Conversion% Выход, (мол.) %Yield, (mol.)% CO2 CO 2 СН4 CH 4 СОWith Н2 H 2 Ni3Al+2% МоNi 3 Al + 2% Mo 873873 00 00 00 00 973973 00 00 00 00 10731073 4949 2525 2222 15fifteen 11231123 7171 4242 3131 2525 11731173 8787 5959 3939 3434 12231223 9494 7474 4444 4141 Таблица 2
Каталитические данные процесса углекислотной конверсии метана для катализатора Ni3Al+5% Мо
table 2
Catalytic data of the process of carbon dioxide conversion of methane for the catalyst Ni 3 Al + 5% Mo
КатализаторCatalyst Т, КT, K Конверсия, %Conversion% Выход, (мол.)%Yield, (mol.)% CO2 CO 2 СН4 CH 4 СОWith Н2 H 2 Ni3Al+5% МоNi 3 Al + 5% Mo 873873 00 22 00 00 973973 00 55 1one 00 10731073 4444 18eighteen 1919 1212 11231123 8383 50fifty 3838 2929th 11731173 9797 7777 4141 4646 12231223 9999 8989 4444 4646

Таблица 3Table 3 Каталитические данные процесса углекислотной конверсии метана для катализатораCatalytic data of the process of carbon dioxide conversion of methane for the catalyst Ni3Al+10% МоNi 3 Al + 10% Mo Конверсия, %Conversion% Выход, (мол.) %Yield, (mol.)% КатализаторCatalyst Т, КT, K CO2 CO 2 СН4 CH 4 СОWith Н2 H 2 873873 00 00 00 00 973973 1one 00 00 00 10731073 3838 18eighteen 1717 11eleven Ni3Al+10% МоNi 3 Al + 10% Mo 11231123 5656 30thirty 2626 1717 11731173 7979 4949 3535 2929th 12231223 9595 8080 4141 4646 Таблица 4
Данные по стабильности катализатора Ni3Al+5% Мо
Table 4
The stability data of the catalyst Ni 3 Al + 5% Mo
КатализаторCatalyst Время работы, чWorking hours Конверсия, %Conversion% Выход, (мол.) %Yield, (mol.)% CO2 CO 2 СН4 CH 4 СОWith Н2 H 2 Ni3Al+5% МоNi 3 Al + 5% Mo 1one 9999 8989 4444 4646 4four 9999 8989 4444 4646 88 9898 8888 4444 4545 1212 9898 8888 4343 4545 2424 9797 8787 4343 4444 3636 9696 8686 4242 4343

Claims (2)

1. Катализатор для получения синтез-газа углекислотной конверсией метана, характеризующийся тем, что он получен самораспространяющимся высокотемпературным синтезом и содержит матрицу алюминида никеля, внутри которой диспергированы никель и молибден, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ni3Al 80-90 Ni 5-10 Мо 2-10.
1. The catalyst for producing synthesis gas by carbon dioxide conversion of methane, characterized in that it is obtained by self-propagating high-temperature synthesis and contains a matrix of Nickel aluminide, inside which are dispersed Nickel and molybdenum, in the following ratio, wt.%:
Ni 3 Al 80-90 Ni 5-10 Mo 2-10.
2. Способ получения синтез-газа углекислотной конверсией метана с использованием катализатора, содержащего матрицу алюминида никеля, внутри которой диспергирован никель, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии катализатора по п.1. 2. The method of producing synthesis gas by carbon dioxide conversion of methane using a catalyst containing a matrix of Nickel aluminide, inside which is dispersed Nickel, characterized in that the process is carried out in the presence of a catalyst according to claim 1.
RU2007133862/04A 2007-09-10 2007-09-10 Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane RU2349380C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133862/04A RU2349380C1 (en) 2007-09-10 2007-09-10 Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133862/04A RU2349380C1 (en) 2007-09-10 2007-09-10 Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2349380C1 true RU2349380C1 (en) 2009-03-20

Family

ID=40545150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007133862/04A RU2349380C1 (en) 2007-09-10 2007-09-10 Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2349380C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115440996A (en) * 2022-10-18 2022-12-06 济南大学 Nano-porous Ni for anode of lithium-carbon dioxide battery 3 Preparation method of Al/Ni heterostructure catalyst

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU582828A1 (en) * 1975-06-04 1977-12-05 Среднеазиатский Научно-Исследовательский Институт Нефтеперерабатывающей Промышленности Aluminium-nickel catalyst for carbonic acid conversion of natural fuel gas
EP0780339A2 (en) * 1990-12-24 1997-06-25 British Gas plc Process for the conversion of methane to synthesis gas
CA2409903A1 (en) * 2001-12-17 2003-06-17 Her Majesty The Queen, In Right Of Canada As Represented By The Of Natural Resources Canada Conversion of natural gas to synthesis gas using nickel catalyst
RU2244589C1 (en) * 2003-10-13 2005-01-20 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU582828A1 (en) * 1975-06-04 1977-12-05 Среднеазиатский Научно-Исследовательский Институт Нефтеперерабатывающей Промышленности Aluminium-nickel catalyst for carbonic acid conversion of natural fuel gas
EP0780339A2 (en) * 1990-12-24 1997-06-25 British Gas plc Process for the conversion of methane to synthesis gas
CA2409903A1 (en) * 2001-12-17 2003-06-17 Her Majesty The Queen, In Right Of Canada As Represented By The Of Natural Resources Canada Conversion of natural gas to synthesis gas using nickel catalyst
RU2244589C1 (en) * 2003-10-13 2005-01-20 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Catalyst, method of preparation thereof, and a synthesis gas generation method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Журнал физической химии. 2006, т.80, №8, с.1403-1406 Углекислотная конверсия метана на алюминидах никеля. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115440996A (en) * 2022-10-18 2022-12-06 济南大学 Nano-porous Ni for anode of lithium-carbon dioxide battery 3 Preparation method of Al/Ni heterostructure catalyst
CN115440996B (en) * 2022-10-18 2024-04-26 济南大学 Nano-porous Ni for anode of lithium-carbon dioxide battery3Preparation method of Al/Ni heterostructure catalyst

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2414296C1 (en) Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2 and preparation method thereof
JP7606534B2 (en) Methods for converting carbon dioxide and electricity into fuels and chemicals
Tavanarad et al. Production of syngas via glycerol dry reforming on Ni catalysts supported on mesoporous nanocrystalline Al2O3
US9216402B2 (en) Reactor and catalyst for converting natural gas to organic compounds
Frey et al. Optimization of structured cellular foam-based catalysts for low-temperature carbon dioxide methanation in a platelet milli-reactor
Kiadehi et al. Evaluation of a micro-channel reactor for steam reforming of ethylene glycol: a comparative study of catalytic activity of Pt or/and Ni supported γ-alumina catalysts
Li et al. Highly efficient synchronized production of phenol and 2, 5-dimethylfuran through a bimetallic Ni–Cu catalyzed dehydrogenation–hydrogenation coupling process without any external hydrogen and oxygen supply
Xu et al. Ultrafine NiO–La2O3–Al2O3 aerogel: a promising catalyst for CH4/CO2 reforming
ZA200302305B (en) Method for the dehydrogenation of hydrocarbons.
GB2191212A (en) Integrated process for the production of liquid hydrocarbons from methane
IL265222B2 (en) Novel, highly efficient eco-friendly processes for converting co2 or co-rich streams to liquid fuels and chemicals
Ramasamy et al. Direct syngas hydrogenation over a Co–Ni bimetallic catalyst: Process parameter optimization
US7432222B2 (en) High temperature stable non-noble metal catalyst, process for production of syngas using said catalyst
RU2349380C1 (en) Catalyst and method of obtaining synthetic gas from carbon dioxide conversion of methane
Liu et al. Light alkenes preparation by the gas phase oxidative cracking or catalytic oxidative cracking of high hydrocarbons
CN1288442A (en) Catalyst suitable for prepn. of hydrogen and carbon monoxide from a hydrocabonaceous feedstock
AU2004314967B2 (en) Method for converting a synthesis gas into hydrocarbons in the presence of beta-sic and the effluent of said method
RU2351392C1 (en) Catalyst and method of light hydrocarbon carbon-dioxide conversion
RU2422200C1 (en) Hydrocarbon synthesis catalyst and method of producing said catalyst
KR20230052455A (en) Reactor for Direct Conversion of CO2―Rich Syngas and Method for Preparing Linear Alpha Olefin Using the Same
KR20230060032A (en) Process for Selectively Hydrogenating Gas Mixture Having Higher Acetylene Contents
Li et al. Vapor-phase deoxydehydration of 1, 2-propanediol to form propylene over Cu-loaded H3PO4/SiO2-Al2O3 catalyst
US8273922B2 (en) Process and apparatus for the production of alcohols
CN100352547C (en) Catalyst for direct preparation of dimethyl ether from synthesis gas
RU2485088C1 (en) Method for direct conversion of lower c1-c4 paraffins to oxygenates

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170911