RU2651195C1 - Способ получения синтез-газа - Google Patents
Способ получения синтез-газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651195C1 RU2651195C1 RU2017108082A RU2017108082A RU2651195C1 RU 2651195 C1 RU2651195 C1 RU 2651195C1 RU 2017108082 A RU2017108082 A RU 2017108082A RU 2017108082 A RU2017108082 A RU 2017108082A RU 2651195 C1 RU2651195 C1 RU 2651195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- synthesis gas
- carbon dioxide
- hydrogen
- vol
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 15
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 229910003158 γ-Al2O3 Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения синтез-газа каталитической гидроконверсией диоксида углерода в присутствии водорода на специальном катализаторе, позволяющем получить синтез-газ по составу, подходящему для производства метанола. Способ осуществляется при температуре 300-350°C и атмосферном давлении на катализаторе, содержащем 1,0-3,0 мас.% Cu на γ-Al2O3. Технический результат заключается в упрощении технологии процесса за счет использования в качестве сырья только диоксид углерода без добавок монооксида углерода и водорода, а также в удешевлении технологии процесса за счет использования более дешевого катализатора. 6 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения синтез-газа каталитической конверсией диоксида углерода в присутствии водорода на специальном катализаторе, позволяющем получить синтез-газ по составу, подходящему для производства метанола.
Сырьем для предлагаемого способа является диоксид углерода, который в огромных количествах выбрасывается в атмосферу из печей, сжигающих углеводородное топливо, например природный газ в котлах энергетических установок (ТЭЦ) для выработки пара и далее электроэнергии. Выделение диоксида углерода из дымовых газов не представляет собой трудную задачу и повсеместно используется в небольших объемах для получения товарного диоксида углерода. Таким образом, заявляемый способ одновременно решает две задачи: 1 - защиту окружающей среды и 2 - использование вторичного сырья для нефтехимического синтеза.
Известен способ получения синтез-газа превращением диоксида углерода и воды при высоких температурах (1600К), достигаемых концентрированием солнечной энергии специальными концентраторами [1]. Превращение диоксида углерода и водяного пара в синтез-газ протекает на катализаторе, содержащем диоксид церия. Производительность такого способа очень низка, большие энергозатраты и зависит от интенсивности солнечного излучения. Кроме того, получаемый синтез-газ не соответствует по составу, необходимому для синтеза метанола. Согласно литературным данным для производства метанола синтез-газ должен содержать кроме монооксида углерода еще от 3 до 10% диоксида углерода, так как он является инициатором образования метанола [2, 3]. Наиболее близким к заявляемому является способ получения синтез-газа каталитической конверсией диоксида углерода в присутствии водорода на катализаторе, содержащем 0,8-8,0% церия, нанесенного на γ-оксид алюминия при температурах до 350°C (прототип) [4]. По данному способу достигается полное превращение диоксида углерода в монооксид, но получемый синтез-газ содержит только смесь монооксида углерода CO с водородом и может служить отличным сырьем для синтеза углеводородов и в процессах оксосинтеза. Для получения же метанола в смеси должно присутствовать некоторое количество диоксида углерода от 3-4 до 8-10% [2, 3].
Задачами настоящего изобретения являются упрощение и удешевление технологии процесса получения синтез-газа.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения
Достигаемыми результатами являются:
1 - упрощение технологии процесса за счет использования в качестве сырья только диоксида углерода без добавок монооксида углерода и водорода;
2 - удешевление технологии процесса за счет использования более дешевого катализатора, содержащего вместо редкоземельного металла церия более доступной меди (в 10-15 раз).
Поставленная задача решается использованием катализатора, содержащего от 1,0 до 3,0% меди Cu (II), нанесенной на γ-оксид алюминия, с большой удельной поверхностью методом пропитки.
Способ осуществляют следующим образом.
Смесь диоксида углерода и водорода пропускают через слой гетерогенного медьсодержащего катализатора при температуре 300-3 50°C при атмосферном давлении. На выходе получают чистый синтез-газ в объемном соотношении CO:H2, равном 1:(1÷2), которое задается составом исходной смеси. Синтез-газ содержит небольшое количество диоксида углерода, не содержит метана или других соединений.
Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
100 см3 носителя катализатора γ-оксида алюминия насыпной плотностью 0,800 г/см3 и удельной поверхностью 180 м2/г сушат в сушильном шкафу при температуре 150°C в течение трех часов. Затем осушенный носитель заливают 100 см3 пропиточного водного раствора азотнокислой меди, содержащей 6,8 г Cu(NO3)2⋅3H2O. Пропитку носителя катализатора ведут в течение десяти часов, остатки раствора выпаривают. Катализатор подвергают термообработке в муфельной печи при температуре 400°C в течение двух часов. После охлаждения получают 100 см3 катализатора, содержащего 1,0% Cu на γ-Al2O3. Полученный катализатор загружают в металлический цилиндрический реактор объемом 100 см3 (длина цилиндрической части 150 мм, диаметр 27 мм), оборудованный электрообогревом. Катализатор в реакторе подвергают восстановительной активации в токе водорода с расходом 300 мл/мин при температуре 200°C в течение двенадцати часов. Далее через реактор с восстановленным катализатором пропускают смесь CO2 и H2 в объемном соотношении 1:3 при температуре 350°C с общим объемным расходом газовой смеси 20000 ч-1. На выходе из реактора получают синтез-газ состава: CO - 30,0% об., CO2 - 3,1% об., H2 - 66,9% об. Степень превращения CO2 составляет 90,5%.
Объемное соотношение CO:CO2 без учета водорода составляет 9,5:1.
Пример 2.
Получение катализатора и конверсию CO2 в синтез-газ проводят в условиях, аналогичных описанным в примере 1. Получают катализатор, содержащий 0,5% мас. Cu на том же носителе. При каталитической конверсии CO2 в тех же условиях получают синтез-газ, содержащий 85% об. CO и 15% об. CO2, без учета водорода.
Пример 3.
Получение катализатора и конверсию CO2 в синтез-газ проводят в условиях, аналогичных описанным в примере 1. Получают и испытывают катализатор, содержащий 2,0% мас. Cu на том же носителе. Полученный синтез-газ имеет состав: 94,0% об. СО и 6,0% об. CO2 без учета водорода.
Пример 4. Получение и испытание катализатора проводят в условиях, аналогичных описанным в примере 1. Катализатор содержит 3,0% мас. Cu на том же носителе. Полученный синтез-газ содержит 96,% об. СО и 4,0% об. CO2 без учета водорода.
Пример 5. Получение и испытание катализатора проводят в условиях, аналогичных описанным в примере 1. Катализатор содержит 3,5% мас. Cu на том же носителе. Полученный синтез-газ содержит 98% об. СО и 2,0% об. CO2 без учета водорода.
Пример 6. (по прототипу). Получение катализатора и конверсию CO2 в синтез-газ проводят в условиях, аналогичных описанным в примере 2. Содержание Ce(NO3)3⋅6H2O в пропиточном растворе 5,6 г. Состав полученного катализатора 2,3% мас. Се на γ-Al2O3. Объемное соотношение CO2:H2 на входе в реактор равно 1:3. Температура в реакторе 350°C. На выходе из реактора получают синтез-газ состава: CO - 30,0% об., CO2 - 3,0% об., H2 - 67,0% об. Конверсия CO2 - 91,0%.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет получать синтез-газ, содержащий до 10,0% об. CO2, что позволяет использовать его непосредственно для синтеза метанола.
Содержание Сu в катализаторе ниже 1,0% мас. снижает концентрация CO в синтез-газе и увеличивает концентрацию CO2 выше 10,0% об., увеличение содержания Cu в катализаторе выше 3,0% мас. практически не влияет на изменение состава синтез-газа и экономически нецелесообразно.
Применение заявляемого способа позволяет удешевить себестоимость катализатора по сравнению с прототипом, так как стоимость меди и медных солей на 1-1,5 порядка ниже, чем стоимость церия и его солей.
Использованные источники информации
1. Патент US 4053576, МПК C01B 1300.
2 Ян Ю.Б. Синтезы на основе оксидов углерода / Ю.Б. Ян, Б.К. Нефедов. - Л.: Химия, 1978. - С. 49.
3. Караваев М.М. Технология синтетического метанола / М.М. Караваев, В.Е. Леонов, И.Г. Попов, Е.Г. Шепелев. - М.: Химия. 1984. - С. 46.
4. Патент RU 2537627, МПК CO1B 3/00, CO1B 3/26, CO1B 3/32, опубл. 10.01.2015 г.
Claims (1)
- Способ получения синтез-газа каталитической гидроконверсией диоксида углерода в присутствии водорода при температуре 300-350°C и атмосферном давлении на катализаторе, содержащем 1,0-3,0 мас.% Cu на γ-Al2O3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108082A RU2651195C1 (ru) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | Способ получения синтез-газа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108082A RU2651195C1 (ru) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | Способ получения синтез-газа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651195C1 true RU2651195C1 (ru) | 2018-04-18 |
Family
ID=61976611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017108082A RU2651195C1 (ru) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | Способ получения синтез-газа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651195C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4053576A (en) * | 1975-05-19 | 1977-10-11 | The Regents Of The University Of Minnesota | System for obtaining hydrogen and oxygen from water using solar energy |
| EA012595B1 (ru) * | 2005-11-15 | 2009-10-30 | Чавдар Ангелов Ангелов | Способ переработки природного газа в моторные топлива |
| RU2446010C2 (ru) * | 2006-10-19 | 2012-03-27 | Вестел Электроник Санайи Ве Тикарет А.С. | Способ получения водорода прямым разложением природного газа и снг |
| US20120128579A1 (en) * | 2009-06-30 | 2012-05-24 | Van Den Berg Robert | Process to prepare a hydrogen rich gas mixture |
| RU2537627C1 (ru) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Способ получения синтез-газа |
-
2017
- 2017-03-10 RU RU2017108082A patent/RU2651195C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4053576A (en) * | 1975-05-19 | 1977-10-11 | The Regents Of The University Of Minnesota | System for obtaining hydrogen and oxygen from water using solar energy |
| EA012595B1 (ru) * | 2005-11-15 | 2009-10-30 | Чавдар Ангелов Ангелов | Способ переработки природного газа в моторные топлива |
| RU2446010C2 (ru) * | 2006-10-19 | 2012-03-27 | Вестел Электроник Санайи Ве Тикарет А.С. | Способ получения водорода прямым разложением природного газа и снг |
| US20120128579A1 (en) * | 2009-06-30 | 2012-05-24 | Van Den Berg Robert | Process to prepare a hydrogen rich gas mixture |
| RU2537627C1 (ru) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Способ получения синтез-газа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bagherzadeh et al. | Plasma-enhanced comparative hydrothermal and coprecipitation preparation of CuO/ZnO/Al2O3 nanocatalyst used in hydrogen production via methanol steam reforming | |
| Gokon et al. | Kinetics of CO2 reforming of methane by catalytically activated metallic foam absorber for solar receiver-reactors | |
| Lyubovsky et al. | Catalytic partial “oxidation of methane to syngas” at elevated pressures | |
| Iulianelli et al. | The oncoming energy vector: Hydrogen produced in Pd-composite membrane reactor via bioethanol reforming over Ni/CeO2 catalyst | |
| Vita et al. | Syngas production by steam and oxy-steam reforming of biogas on monolith-supported CeO2-based catalysts | |
| Gokon et al. | Ni/MgO–Al2O3 and Ni–Mg–O catalyzed SiC foam absorbers for high temperature solar reforming of methane | |
| Zhao et al. | Mid/low-temperature solar hydrogen generation via dry reforming of methane enhanced in a membrane reactor | |
| Kodama et al. | Stepwise production of CO-rich syngas and hydrogen via methane reforming by a WO3-redox catalyst | |
| Gokon et al. | Kinetics of methane reforming over Ru/γ-Al2O3-catalyzed metallic foam at 650–900° C for solar receiver-absorbers | |
| Yoshida et al. | Photocatalytic steam reforming of methane over platinum-loaded semiconductors for hydrogen production | |
| KR101292932B1 (ko) | 이산화탄소를 이용한 탄화수소 에너지 생산 장치 및 방법 | |
| Hedayati et al. | Experimental and exergy evaluation of ethanol catalytic steam reforming in a membrane reactor | |
| Giaconia et al. | Development of a solar-powered, fuel-flexible compact steam reformer: The CoMETHy project | |
| El-Shafie et al. | Development of zeolite-based catalyst for enhancement hydrogen production from ammonia decomposition | |
| AU2011357640B2 (en) | Nickel-M-alumina xerogel catalyst, method for preparing same, and method for preparing methane using the catalyst | |
| RU2446010C2 (ru) | Способ получения водорода прямым разложением природного газа и снг | |
| Lim et al. | Autothermal reforming of propane over Ce modified Ni/LaAlO3 perovskite-type catalysts | |
| RU2325219C1 (ru) | Пористый керамический каталитический модуль и способ получения синтез-газа в его присутствии | |
| Rakhmatov et al. | Technology for the production of ethylene by catalytic oxycondensation of methane | |
| Marinoiu et al. | Carbon dioxide conversion to methane over supported nickel base catalysts | |
| RU2651195C1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| Zyryanova et al. | Catalytic reforming of hydrocarbon feedstocks into fuel for power generation units | |
| Qiu et al. | Hydrogen production by low-temperature steam reforming of bio-oil over Ni/HZSM-5 catalyst | |
| CN108144621B (zh) | 适用于页岩气与二氧化碳催化重整制备合成气的催化剂及其制备方法 | |
| JPH07173088A (ja) | 二酸化炭素と水素からメタノールを製造する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200311 |