Способ конверсии метана


 


Владельцы патента RU 2525124:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к способам каталитической конверсии метана и может быть использовано в топливной, химической и металлургической промышленности. Способ конверсии метана включает взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе. В качестве катализатора используют расплав никельсодержащей меди с содержанием никеля до 3 %, через который продувают парогазовую смесь в течение 0,5-1,2 с при температуре расплава 1250-1400°С. Изобретение позволяет исключить закоксовывание катализатора на основе никеля. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам каталитической конверсии метана и может быть использовано в топливной, химической и металлургической промышленности.

Известен способ конверсии метана, осуществляемый во вторичном риформинге путем взаимодействия метана с кислородом воздуха, водяным паром и диоксидом углерода на никельсодержащем катализаторе марки ГИАП-3-6Н ТУ 113-03-313-85, ГИАП-8 ТУ 14-03-31-46-87 и других (Катализаторы и процессы с их применением в азотной промышленности. Демиденко И.М., Янковский Н.А., Степанов В.А., Никитина Э.Ф., Кравченко Б.В. Изд. г.Горловка, 1998, с.15-40).

Недостатком указанного способа является большой расход катализатора из-за полной его замены после пробега или из-за повторного использования отработанного катализатора после отсева пыли и мелочи без дополнительной его подготовки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ конверсии метана (патент РФ №2241657 от 16.04.2001, опубл. 10.12.2004), включающий взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе (катализатор представляет собой смесь свежего с отработанным, предварительно отсеянным от пыли, мелочи и отделенным от деформированных гранул, гранул с белым налетом) при соотношении пар:газ (0,9-1,2):1, при объемной скорости газа 4000-4500 ч-1, температуре 1002-1245°С, давлении (32,5-33,5)·105 Па, сопротивлении в конверторе (0,7-0,9)·105 Па, концентрации метана на входе 9-11% до достижения концентрации метана на выходе 0,35% и (или) повышения сопротивления в конверторе выше 0,9-105 Па, остановленный конвертор перегружают катализатором и вновь включают в работу.

Недостатками данного способа являются сложность процесса, связанная с периодической сменой катализатора.

Задачей изобретения является упрощение процесса.

Достигается это тем, что согласно заявленному способу конверсии метана, включающему взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе при соотношении пар:газ (0,9-1,2):1 объемных ед., в качестве катализатора используют расплав никельсодержащей меди с содержанием никеля до 3%, через который продувают парогазовую смесь. Время пребывания смеси в расплаве 0,5-1,2 с, температура расплава 1250-1400°C.

Используемые в настоящее время в качестве катализатора сплавы на основе никеля имеют основной недостаток закоксовываться, причем при низких температурах за счет кокса, образовавшегося в результате реакции Будуара, при высоких температурах за счет диссоциации метана. Таким образом, закоксовывание происходит во всем диапазоне температур (Крылов О.В. Углекислотная конверсия метана в синтез-газ // Российский химический журнал. 2000. т.44. №1. С.19-33).

В нашем случае при содержании никеля до 3% в расплаве закоксовывание практически отсутствует.

Ограничение времени пребывания смеси в расплаве менее 0,5 с, ведет к резкому снижению конверсии метана, а увеличение его более 1,2 с ведет к необоснованному увеличению времени при практически неизменном выходе конверсионного газа. Температурный интервал 1250-1400°C ограничен снизу высокой вязкостью расплава и затрудненной продувкой газа через расплав, сверху стойкостью футеровки.

Способ осуществляли подачей через алундовую трубку смеси пара и метана (в соотношении 1:1) в расплав никельсодержащей меди в контакте смеси с расплавом в течение не менее 0,5 с при 1200-1400°C. Содержание никеля в меди составляло до 3%. Глубина расплава во всех опытах составляла 14 см. В связи с тем, что при конверсии метана с водяным паром идет реакция:

Н2O+CH4=CO+3H2,

определяли содержание CO и H2, данные опытов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Состав меди Т, °С Время, с Н2, % СО, %
Cu черновая (1,8% Ni) 1200 0,5 64 19
Cu, электрол. 1250 0,5 68 23
Cu, 1,3% Ni 1400 0,5 71 21
Cu, 3% Ni 1280 1,2 73 17

Из таблицы 1 видно, что общий выход H2 и СО достигает 92%. Использовать данное изобретение можно на предприятиях цветной металлургии, на природном газе, например в Норильске, это даст возможность достичь экономии природного газа до 25-30%.

Способ конверсии метана, включающий взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют расплав никельсодержащей меди с содержанием никеля до 3%, через который продувают парогазовую смесь в течение 0,5-1,2 с при температуре расплава 1250-1400°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химии. Метан подвергают конверсии с водяным паром на катализаторе, в качестве которого используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с и температуре расплава 1250-1400°С с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха.

Изобретение относится к технологии получения синтез-газа, который может быть использован в нефтехимии для получения моторных топлив. .

Изобретение относится к способу подготовки жидкого углеводородного сырья, включающему подачу сырья и теплоносителя, их нагрев, разделение сырья на две части легкую парогазовую часть разделения (низкокипящие фракции НКФ) и тяжелую часть разделения (высококипящие фракции ВКФ), отвод продуктов разделения, сырье и теплоноситель нагревают раздельно до стадии смешивания, затем обработанное сырье направляют на стадию испарения и разделения на НКФ (низкокипящую фракцию) и ВКФ (высококипящую фракцию), НКФ в виде парогазового потока направляют на стадию сепарации, после которой парогазовую фазу НКФ направляют на переработку для получения легких нефтепродуктов, отделенную на стадии сепарации НКФ жидкую фракцию (фильтрат) возвращают на повторную обработку на стадию смешивания и нагрева сырья теплоносителем для дополнительного получения легких продуктов, тяжелую часть разделения (высококипящие фракции ВКФ) в виде жидкого потока направляют на стадию отделения от теплоносителя, теплоноситель направляют на стадию нагрева теплоносителя и далее на стадию смешивания и нагрева сырья, отделенную от теплоносителя жидкую фазу ВКФ направляют на переработку и получение тяжелых товарных продуктов, теплообменные устройства, в которых теплоноситель непосредственно контактирует с сырьем, и устройства для нагрева теплоносителя образуют замкнутый контур для циркуляции теплоносителя, причем стадии смешивания и нагрева сырья теплоносителем, обработки механическим и волновым воздействием, испарения и разделения на парогазовую и жидкую фазы, а также сепарации НКФ совмещены в одном аппарате, в котором одновременно проводят процесс термомеханического крекинга.
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для термического разложения углеводородных соединений, например нефти или каменного угля, на фракции, включая газообразную.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и касается устройства для термической переработки углеводородного сырья в жидком промежуточном расплавленном теплоносителе, содержащего заполненный промежуточным расплавленным теплоносителем корпус, разделенный вертикальной перегородкой с нижними затопленными окнами на камеру нагрева топливосжигающими горелками промежуточного теплоносителя и камеру термической переработки сырья с узлом контактирования сырья с теплоносителем.

Изобретение относится к оборудованию для термической переработки углеводородного сырья и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности , позволяет увеличить производительность широким диапазоном регулирования объема реакционной зоны.

Изобретение относится к оборудованию для переработки углеводородного сырья и позволяет повысить эффективность процесса за счет снижения коксоотложений. .

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ одновременного получения потока водорода А, подходящего для получения продукта А; обогащенного водородом потока синтез-газа Б, подходящего для получения продукта Б; обедненного водородом потока синтез-газа В, подходящего для получения продукта В; и, необязательно, потока монооксида углерода Г, подходящего для получения продукта Г, из единого потока синтез-газа X, характеризуется тем, что единый поток синтез-газа Х имеет оптимизированное для производства продукта В молярное отношение синтез-газа, определяемое как отношение Н2/CO.

Изобретение относится к области химии, а более точно к способу получения водорода. Способ получения водорода путем взаимодействия алюминия и воды представляет собой псевдоожижижение алюминия в виде нанопорошока потоком сжатого инертного газа и приведение в контакт полученного реагента с водяным паром в реакционной зоне, в результате чего флюидизированный нанопорошок алюминия самовоспламеняется и горит в водяном паре в объеме реакционной зоны, с получением высоких температур для газификации наночастиц алюминия и образованием газофазной реакционной среды с протеканием в ней высокотемпературного синтеза и получением молекулярного водорода, который непрерывно отделяют с помощью мембраны, селективно проницаемой для водорода, в качестве целевого продукта от побочных продуктов выхлопа реактора, таких как остатки паров воды, инертного газа и дополнительных продуктов, полученных при синтезе, например, дисперсных частиц кристаллического корунда.

Изобретение относится к области химии. Устройство для получения синтез-газа из жидких или газообразных углеводородов состоит из секционного корпуса 1 с двухслойными металлическими охлаждаемыми стенками 2, внутренней полости 3, форсуночной головки 4 для подачи сырья и кислорода, расположенной в верхней части корпуса 1.

Изобретение относится к технике переработки углеводородного сырья, в частности природного газа, и может быть использовано при получении углеродных нанотрубок и водорода.

Изобретение относится к области химии. Фотокатализатор для получения водорода из водного раствора глицерина под действием видимого излучения состава: Pt/Cd1-xZnxS/ZnO/Zn(OH)2, где: x=0,5-0,9, массовая доля платины составляет 0,1-1%, готовят из смеси растворов солей кадмия и цинка, гидроксиды которых осаждают путем добавления гидроксида натрия.

Изобретение относится к способу обработки природного газа с высоким содержанием сероводорода. Способ проведения доработки сверхкислого природного газа с содержанием сероводорода, выше или равным 60 об.%, с получением водорода включает: а) подачу сверхкислого природного газа в реактор реформинга, функционирующий при температуре от 900 до 1500°C и атмосферном давлении или давлении немного ниже атмосферного, для получения смеси, по существу состоящей из дисульфида углерода (CS2) и водорода (H2), б) охлаждение продуктов реакции, отделение дисульфида углерода от остающейся реакционной смеси, содержащей водород, и извлечение водорода, в) сжигание при высокой температуре дисульфида углерода с кислородсодержащим газом для получения газовой смеси, по существу состоящей из CO2 и SO2, г) подачу по меньшей мере части горячих газов от сжигания дисульфида углерода на стадию реформинга в качестве источника тепла для поддержания эндотермической реакции стадии (а) и д) предоставление газообразных продуктов сгорания дисульфида углерода, также поступающих со стадии (г), в качестве промежуточных продуктов для химических синтезов ниже по потоку или для их удаления путем закачивания в конкретные геологические структуры.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и при изготовлении стационарных и транспортных источников топлива. Восстанавливают оксид железа путем его термолиза при нагреве инертным газом с получением кислорода при температуре выше 1200°C и давлении выше 0.1 МПа.

Изобретение относится к области химии. Газообразную смесь воздуха или кислорода с водяным паром готовят в смесителе путем подачи компонентов смеси вдоль оси смесителя, представляющего собой цилиндрический канал, разделенный перегородками.

Изобретение относится к области химии. Реактор 1 для получения водорода содержит корпус 2, патрубок 10 для подачи воды, патрубок 11 для выхода водорода и патрубок 12 для удаления продуктов реакции водного окисления.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения водород-метановой смеси включает использование в качестве источника сырья двух параллельных потоков, содержащих низшие алканы.
Изобретение относится к способу утилизации газов доменного процесса и производства кокса. Способ включает разделение коксового газа от коксования угля на водород и содержащий углеводороды поток остаточного газа. Отделенный от коксового газа водород вводят в богатый монооксидом углерода поток синтез-газа, который получают из колошникового газа доменного процесса. Содержащий углеводороды поток остаточного газа вводят в доменный процесс в качестве топлива. Использование изобретения обеспечивает сокращение эксплуатационных расходов на получение синтез-газа. 9 з.п. ф-лы.
Наверх