Способ конверсии метана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5)з С 01 В 3/3 ТЕН И БР ВИДЕТЕЛЬ СТВУ АВТОРСКО(57) Сущносшении стелаышениипредлагаетскатализатор КОНВЕРСИИ МЕ ь изобретения сос ни превращения м ыхода водород я использовать Рбна носителе, состо НА итв тан повыи по- чего ащий иэ 40 -а, длсодеящем СО 0 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР%21ико-органической химии аров. Л.Л,Потапова и Б.Х.Чер Изобретение относится к производству водорода и может быть использовано в химической и металлургической отраслях промышленностиЦель изобретения - повышение степени превращения метана и повышение выхода водорода,Указанная цель достигается способом, по которому конверсию метана с водяным паром осуществляют при атмосферном давлении в присутствии катализатора, содержащего Рб на носителе, состоящем из 40-80% СаО и 20-60% СаА 1204, при температуре 610-700 С.Отличительными признаками способа являются применение носителя, состоящего из 40-80% СаО и 20-60% СаА 204, и проведение процесса при температуре 610-700 С. 1819847 А 1 80% СаО и 20-60% СаА 1204, и проводить процесс при температуре 610-700 С, Используемый для приготовления катализатора носитель готовят влажным смешением рассчитанных количеств алюмината кальция и карбоната кальция. Из полученной пасты формуют гранулы, сушат их и прокаливают при 10000 С. Катализатор для конверсии метана готовят нанесением на полученный носитель 1% палладия в виде хлорида тетрамминопалладия. Каталитическую конверсию Метана с водяным паром проводят на установке проточного типа, скорость подачи метана 3,1 л/ч на 1 г катализатора, мольное отношение Н 20:СН 4 "4.1 табл.Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".Способ паровой конверсии метана в присутствии катализатора Рд/СаО + +СаА 1204 в патентной и научной литературе не описан,Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "существенное отличие".В присутствии предлагаемого катализатора, представляющего собой 1% Рб, нанесенного на гранулированный носитель, содержащий 40-80% СаО и 20-60% СаА 204, можно получать из метана водородсодержащий газ при 610-700 С. Степень превращения метана при этом достигает 32,0-38,8%. выход водорода составляет 55,5-59,2 об.%,Используемый для приготовления катализатора носитель готовят влажным смеше 1819847нием рассчитанных количеств карбонатакальция и.алюмината кальция. Из полученной пасты формуют гранулы,. сушат их ипроваливают при 1000 С.Катализатор для конверсии метана готовят нанесением на полученный носительпалладия в виде хлорида тетрамминопалладия, Для получения указанного палладиевого комплекса хлорид палладия растворяютв избытке водного раствора аммиака. Концентрацию и количество раствора хлорида. тетрамминопалладия рассчитывают исходяиэ водопоглощения носителя (заданное количество палладия должно содержаться врастворе, вошедшем в поры),15Опыты по каталитической конверсииметана с водяным паром проводят на установке проточного типа с реактором из нержавеющей стали (объем реакционной зоны30 смэ). Скорость подачи метана 3,1 л/ч на 201 г катализатора, мольное отношениеН 20;СНа = 4, температура опытов 610700 ОС.Продукты реакции анализируют газохроматографически на хроматографе ЛХМ8 МД с детектором по теплопроводности,Колонка длиной 2 м, диаметром 3 мм заполнена активированным углем СКТ(0,5-0,63 мм),Температура анализа 75 С, скорость газаносителя (аргона) 30 мл/мин. Содержание 30каждого компонента в газовой пробе находят по предварительно снятым калибровочным зависимостям.Эффективность предлагаемого способаиллюстрируется следующими примерами. 35П р и м е р 1. 262,5 г СаСОз и 98 г СаА 20смешивают при увлажнении до полученияоднородной пасты, Из пасты формуют цилиндрические гранулы диаметром 3 мм ивысотой 5 мм, сушат при 120 С 4 ч и прокаливают при 1000"С 4 ч. Получают носитель,содержащий 60 оСаО и 40% СаА 204,227,5 г (210 смз) носителя заливают164,5 мл раствора хлорида тетрамминопалладия Рб(МНэ)4 С 2, содержащего 0,059 г Рб 45в 1.мл. Гранулы носителя выдерживают вэтом растворе 2 ч, затем раствор сливают,;, гранулы сушат при 120 С 2 ч, прокаливаютв токе воздуха при 350"С 1,5 ч и восстанавливают при этой же температуре в токе водорода 1,5 ч, Полученный катализаторсодержит 1 оРб на носителе,30 см полученного катализатора загружают в реактор и проводят конверсию метана при 700 С, Ч =- 3,1 л/ч на г катализатора, 55мольном отношении Н 20:СНа = 4.П р и м е р ы 2-5. В присутствии катализатора, полученного по примеру 1, проводятконверсию метана при температурах 580.610, 650, 730 С. П р и м е р ы 6 - 9, Отличаются от примера1 составом носителя катализатора.П р и м е р 10, Отличается от примера 1скоростью подачи метана и мольным отношением Н 20:СН 4.П р и м е р 11, Отличается от примера 1температурой процесса, скоростью подачиметана и мольным отношением Н 20:СН 4,Данные по составу носителя, условиямпроцесса, составу конвертированного газа истепени превращения метана приведены втаблице. Поскольку в описании известногоспособа отсутствуют данные по составу конвертированного газаавторами рассчитанои приведено в таблице теоретически возможное содержание водорода в конвертированном газе, соответствующее конверсииметана по прототипу. Из сопоставленияданных, приведенных в таблице, видно, чтооптимальными условиями заявляемого способа являются: содержание СаО в носителе40-80%, температура 610-700 С (примеры1-3. 6, 7). В этих условиях степень превращения метана достигает 32,0-38,8%, выходводорода при этом составляет 55;5 - 59,2об.о , Увеличение содержания СаО в носителе выше 80% практически не приводит кулучшению показателей процесса, крометого, катализатор на таком носителе механически непрочен из-эа недостаточного количества связующего - СаА 204 (пример 8),Уменьшение содержания СаО до 30 ведетк снижению степени превращения метана ивыхода водорода (пример 9). Повышениетемпературы процесса 730 С приводит к некоторому повышению степени превращения метана, однако при этом снижаетсявыход водорода (видно из сравнения примеров 5 и 1). Снижениетемпературы ниже610 С приводит к уменьшению степени превращения метана и выхода водорода (пример 4).Снижение объемной скорости подачиметана и увеличение мольного отношенияН 20:СН 4 позволяют повысить степень превращения метана до 88-100 ои выход водорода до 78-80% (примеры 10, 11, которыеследует рассматривать как иллюстрациювозможностей предлагаемого способа).Как видно из таблицы, при осуществлении процесса конверсии по заявляемомуспособу достигается поставленная цель:при 610-700 С степень конверсии метанавыше на 1,5 - 8.3%, выход воддрода выше на0,6-4,3. чем по известному способу, в присутствии лучшего катализатора при температуре 715 С,формула изобретен и яСпособ конверсии метана водяным паром при повышенной температуре в присут1819847 5 гранулированную и прокаленную смесь 4080 мас,; оксида кальция и 20 - 60-",ь алюмината кальция и конверсию осуществляютпри 610-700 С,Условна и результаты опытов ло кагалнтическоуг конверсии метана.0 .4 24.5 32.4 О.00.0 87,9 тном сп 4.0 5,8 1 оксид влюминнл,табилизированный т данны 30.5 пантопон н промоти. ванный магнне олучены расчетнын путем. Составитель С.УрецкаяРедактор И.Никольская Техред М,Моргентэл Корректор Н.Король Заказ 2004 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва. Ж. Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат пНатент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ствии катализатора. содержащего палладий на носителе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения степени превращения метана, в качестве носителя используют 12.5 12.9 12.5 12.4 13,5 1 З,О Э.6 12.7 18.5 18,8 57.9 59.2 55,5 59,3 ЭЭ,6 29,0 38.1 38,8 ээ.э 390