Способ получения водородсодержащего газа

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА путем каталитической конверсии метанола или его водных растворов при повышенной температуре , отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичностицелевого продукта, конверсию осуществляют в Две ступени , первую из которых ведут при 410-460 К в присутствии Н-эрионита, а вторую - при 445-520 К в присутствии окисного медь-цинк-алюминиевого катализатора синтеза метанола. 2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что используют Н-эрионит состава (d,02-0,004)NajO х

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1144977

4(5I) С 01 В 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3601680/23-26 (22) 07.06.83 (46) 15.03.85. Бюл. N- 10 (72) В.А.Звонов, В.Е.Леонов, В.И.Черных и В.К.Балакин (71) Ворошиловградский машиностроительный институт и Государственный научно-исследовательский и проектный институт метанола; компонентов моторных топлив и продуктов органического синтеза (53) 661.961.1(088.8) (56) 1. Record 10 "Int. Energy

Conv. Eng. Conf t975, s. 11761183.

2. "Oil and Gas Journal", 1977, m. 75, В 45, с. 106-109 (прототин). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА путем каталитической конверсни метанола или его водных растворов при повышенной тем- пературе, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности целевого продукта, конверсию осуществляют в две стугени, первую из которых ведут при

4!0-460 К в присутствии Н-эрионита, а вторую — при 445-520 К в присутствии окисного медь-цинк-алюминиевого катализатора синтеза метанола.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что используют

Н-эрионит состава (0,02-0,004)Ма О х(0, 34-0, 16) К, О. A 1 < 0з 6,4 5 О .

12,5

17,4

17,2

52,3

Остальное до 100.

1 1144

Изобретение относится к способам получения водородсодержащего газа конверсией метанола или его водных растворов и може г быть использовано в транстпортном машиностроении., Известен способ термохимической обработки жидких горючих на борту транспортного средства с использованием теплоты отработавших газов, преследующий две цели: конвертиро- 10 вание топлива. в газовую смесь, содержащую свободный водород, и увеличение теплотворной способности продуктов конверсии по сравнению с исходным топливом. 15

Преимуществом способа является увеличенная концентрация свободного водорода в продуктах:

СН ОН + Н О СО + ЗН

Способ реализуется при 500-520 К в присутствии катализатора и содержит две основные реакции:

СНэОН = СО + 2Н

СО+ Н О = СО + Н

Последняя из них протекает с выделением 41,2 кДж на моль реагирующего З метанола f1).

Недостатком известного способа является необходимость дополнительного расхода тепла на испарение, перегрев реакционной воды достигает 48,9 кДж на моль метанола, т.е. полностью по- . глощает экзотермическую теплоту.

Кроме того, на борту необходимо иметь запас реакционной воды, на 307 снижающий энергоемкость топливного бака и соответственно, пробег транспортно 40 го средства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ конверсии метанола, согласно которому одну часть метанола направляют на окисный катализатор синтеза метанола, где он разлагается при 570-670 К на окись углерода и водород, а шесть частей дегидратируют при 470-670 К в присутствии г-окиси алюминия до диметилового эфира:

977 2 уменьшается до 5,5 кДж на моль реагирующего метанола:

7СН, ОН=3 (СН, ), О+ЗН, О+СО+2Н, (23.

Недостатком данного способа является низкий выход свободного водорода (12,5X). Кроме того, для получения водорода сохраняется стадия высокотемпературной эндотермической конверсии метанола, препятствующая использованию способа на транспорте.

Цель изобретения †.повышение топливной экономичности целевого продукта

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения водородсодержащего газа, включающему каталитическую конверсию метанола или его водных растворов при повышенной температуре, конверсию осуществляют в две ступени, первую из которых ведут при 410-460 К в присутст-. вии Н-эрионита, а вторую — при 445520 К в присутствии окисного медьцинк-алюминиевого катализатора синтеза метанола, при этом используют

Н-эрионит состава (0,02-0,004)йа,О х(0,34-0,16.)К20 АС 0„6,4 5(О .

Предлагаемый способ повышает выход свободного водорода с 12,5 до

587 а топливную экономичность водородсодержащего газа — на а 8,6Х.

Пример 1. Метанол контактм= рует на первой стадии с Н-эрионитом при 440 К и объемной скорости 1000 ч промежуточный продукт затем контактирует с катализатором СНМ-1 при

480 К.

Состав полученного продукта, объемн. Ж:

Метанол

Диметнловый эфир

СО.

Н

СО, вода

Первую стадию осуществляют в условиях примера 1. Промежуточный продукт затем кон актируют при 520 К и объемной скорости 1000 ч " с катализатором СНМ-1. продукта, 2СН,ОН = (СН,),0 + Н,О

В результате реакции дегидратации. выделяется 20„6 кДж тепла, используемого для поддержания предыдущей эндотермической реакции. В итоге эндотермический эффект нетто-реакции

Состав полученного объемн.X:

Диметиловый эфир

СО, Н

СО

13 8

13,8

62,. 1

10,3

1144977 следующий

Диметиловый эфир, вода, СО

SS

Катализатор СНИ-1 имеет состав:

Со О 52

2пО 26

A ãОз 5

Нг О Ост

-5 4

-28

-6 альное до 100

Пример 2. Метанол контактирует с Н-эрионитом при 460 К (вертикальный заявленный предел) и объемной скорости -2000 ч.", Получают промежуточный продукт состава, объемн. 7:

Диметиловый эфир 50 0

Вода 50 0 15

Селективность 100

Первую стадию осуществляют в условиях примера 2. Промежуточный продукт затем контактируют при 445 К и объемной скорости 1000 ч с катализатором СНМ-1.

Состав полученного продукта, объемн. Ж:

Диметиловый эфир 25,6

Вода 9 6 25

СО. 16,3

Н 49,0

Пример 3; Первую стадию осуществляют в условиях примера 2. Промежуточный продукт затем контактируют при 520 К (верхний предел температуры второй стадии) и объемной скорости 2000 ч " с катализатором с

СНМ-1.

Состав полученного продукта, объемн.7:

Диметнловый эфир 21,0

Вода 1,1

Сог 17,2

Нг 58,8 40

СО 1,5

Пример 4. Пример оценивает максимальное количество воды в сырье, моторая принимает участие в химичее ких превращениях увеличение содержа-45 ния воды сверх этого балластирует сырье и продукты конверсии. Способ осуществляют в условиях примера 3.

Сырьем служит воднометанольный раст, вор, содержащий 36 мас.X воды. Про50 исходит полное превращение диметилового эфира.

Состав полученного. продукта, объемн. X:

С0 24-24,5

74-74,5

Остальное до 100.

Пример 5. Способ осуществляют в условиях примера 3. Сырьем служит воднометанольный раствор, содержащий 20 мас.X воды.

Состав полученного продукта, объемн. 7:

Диметиловый эфир 6,0

СО, 23,0

Н 70,5

Вода, Со Остальное до 100.

При проведении процесса конверсии метанола в две стадии вне заявлен. ных числовых значений ичтервалов температур, положительный эффект, в частности, повышение производительности по Н,, не достигается по следующим причинам.

На первой стадии при 400 К степень конверсии метанола близка к нулю-, а при 470 К снижается селективность процесса по диметиловому эфиру (выход снижаетея с 50 при 460 К до 42Х при 470 К), повышается выход побочных продуктов, в частности кокса. Выделившийся на поверхности катализатора кокс приводит к ускорению дезактивации катализатора и снижению срока его службы.

На второй стадии при 453 К скорость разложения метанола низка (около 27),.а при 530 К ускоряется процесс дезактивации катализатора за счет "спекания™ мелкодисперсной меди и снижается выход водорода с 58,8 при

520 К до 50Х при 530 К.

Предлагаемый способ получения водородсодержащего газа на транспорте обеспечивает (по сравнению с прототипом) расширение диапазона эксплуатационных режимов, на которых возможна конверсия метанола, уменьшение габаритов и веса бортового каталитического реактора, что способствует улучшению топливной экономичности и уменьшению токсичности транспортных средств. По сравнению с прототипом улучшение топливной экономичнос-ти составляет 8,6X,ïî Н . Применение предлагаемого способа позволит(за ечет существенного сокращения потребления автомобильных бензинов) сберечь в масштабе страны до 130 мпн.т