Способ получения водородсодержащего газа

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51) С 01 В 3 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСА ИЗОБРЕТЕНИ ТВУ К РСКОМУ СВ н нмашиностроидарственныйй и проектныйонентов моов органи 8,8)(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА путем каталитической конверсни метанола или его водных растворов при повышенной температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения топливной экономичности целевого продукта конверсию осуществляют в две стугени, первую из которых ведут при 40-460 К в присутствии Н-зрионита, 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 щ и й с я тем, чтоН-эрионит состава (0,02-0х(0,34-0,16) К О АРО 6,4520 12,5 17,4 17,2 52,3 Остальное до 100, 1144Изобретение относится к способам получения водородсодержащего газа конверсией метанола или его водных растворов и можег быть использовано в транстпортном машиностроении.,Известен способ термохимической обработки жидких горючих на борту транспортного средства с использованием теплоты отработавших газов, преследующий две цели; конвертиро вание топлива. в газовую смесь, содержащую свободный водород, и увеличение теплотворной способности продуктов конверсии по сравнению с исходным топливом. 15Преимуществом способа является увеличенная концентрация свободного водорода в продуктах: СН ОН + Н О - СО + ЗН Способ реализуется при 500-520 Кв присутствии катализатора и содержитдве основные реакции:25СНэОН = СО + 2 Н СО + НО = СО + Н 2Последняя из них протекает с выделением 41,2 кДж на моль реагирующего метанола 1.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 1уменьшается до 5,5 кДж на моль реагирующего метанола: 7 СН, ОН=3(СН,), О+ЗН, О+СО+2 Н, 23,Недостатком данного способа является низкий выход свободного водорода(12,5 Е) . Кроме того, для получения водорода сохраняется стадия высокотемпературной эндотермической конверсии метанола, препятствующая использованию способа на транспорте.Цель изобретения - повышение топливной экономичности целевого продуктаПоставленная 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 присутствии Н-эрионита, а вторую - при 445- 520 К в присутствии окисного медь- цинк-алюминиевого катализатора синтеза метанола, при этом используют Н-эрионит состава (0,02-0,004)йа 0 х(0,34-0, 16.)К 20 АС О, 6,4 5(О.Предлагаемый способ повышает выход свободного водорода с 12,5 до 587 а топливную экономичность водородсодержащего газа - на а 8,6 Ж.П р и м е р 1. Метанол контактм=1 рует на первой стадии с Н-эрионитом при 440 К и объемной скорости 1000 ч промежуточный продукт затем контактирует с катализатором СНМпри 480 К.Состав полученного продукта, объемн. 3:МетанолДиметнловый эфирСО.НСО, водаПервую стадию осуществляют в условиях примера 1. Промежуточный продукт затем конактируют при 520 К и объемной скорости 1000 ч" с катализатором СНМ.продукта,2 СН ОН (СН ) О + Н ОВ результате реакции дегидратации выделяется 206 кДж тепла, используемого для поддержания предыдущей эндотермической реакции. В итоге эн. дотермический эффект нетто-реакции Состав полученногообъемн.Х:Диметиловый эфирНСО 13,8 13,8 62,.1 10,3-6альноедо 100П р и м е р 2. Метанол контактирует с Н-эрионитом при 460 К (вертикальный заявленный предел) и объемной скорости -2000 ч.",Получают промежуточный продуктсостава, объемн. 7:Диметиловый эфир 50,0Вода 50,0 15Селективность 100Первую стадию осуществляют в условиях примера 2. Промежуточный продукт затем контактируют при 445 Ки объемной скорости 1000 чс катализатором СНМ.Состав полученного продукта,объемн. Х:Диметиловый эфир 25,6Вода 9,6 25СО. 16,3Н 49,0П р и м е р 3; Первую стадию осуществляют в условиях примера 2. Промежуточный продукт затем контактируют при 520 К (верхний предел температуры второй стадии) и объемнойскорости 2000 ч " с катализатором сСНМ,Состав полученного продукта,объемн.7:35Диметнловый эфир 21,0Вода17,2Н 58,8СО 125П р и м е р 4, Пример оцениваетмаксимальное количество воды в сырье,вторая принимает участие в химичьеких превращениях. Увеличение содержа ния воды сверх этого балластирует сырье и продукты конверсии, Способосуществляют в условиях примера 3.Сырьем служит воднометанольный раст, вор, содержащий 36 мас.7 воды. Про 50исходит полное превращение диметилового эфира. Состав полученного. продукта,объемн. 7:24-24,5274-74,5 Остальноедо 100,П р и м е р 5. Способ осуществляют в условиях примера 3. Сырьем служит воднометанольный раствор, содержащий 20 мас.7 воды.Состав полученного продукта,объемн. 7.: Диметиловый эфир 6,0СО, 23,070,5Вода, Со Остальноедо 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 427 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 507 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 8,67,по Н 2. Применение предлагаемого способа позволит(за ечет существенного сокращения потребления автомобильных бензинов) сберечь в масштабе страны до 130 мпн,т