Способ получения метана

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУпо делам изобретений и открытий(088.8) апидус, И. А. Брук, ЕЧернавский 72) Авторы изобретения ин, А В. Московский ордена Ленина, ордена Октябр и ордема Трудового Красного Знамени госу университет имени М. В, Ломоносова и Имсхимии АН СССР им. Н. Д. Зелимско) Заявители Б ПОЛУЧЕНИЯ Н 54 И обрете глевод ших у иэ ок быть ческо Изиси углер использо й промыш вестем с окиси углерода катализатором омтакта во времеми щая современным трЦелью изобретен ие степени комверс ологии процесса.Поставленная цел довлетворяюниям. яется повышепрощение тех, ме ебов достигаетс м то в способе получен ан относится к симтеэу миздов, в частности метана, ода и водорода и может амо в угле- и мефтехимилеммости.особ получения метана иэ и водорода мад смешаммым никелем, окисью ламтама и рутемием, нанесенными в соотношений 1:0,2:0,1 на носитель-двуокись кремния при температуре 300-500 С 1 С и давлении 10-50 ат 11. Недостатком этого способа является быстрое и необратимое отравлемие катализатора в результате про-. текания реакции коксообразовамия, что выражается в снижении скорости комверсии окиси углерода и проскоке ее в продукты реакции. Конверсия окиси углерода в метан достигает 92%.Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущмости и достигаемому результату является способ по " лучемия метана путем конверсии окиси углерода и водорода при повышеммой температуре 2, В известном способе катализатор представляет собой смесь эакиси никеля и окиси алюминия и процесс проводят при температуре 220-450 СЗС, давлении 20-300 ат и объемной скорости 3000-20000 ч . Перед использовамием катализатор восстанавливают аэотмо-водородной смесью при давлении 15 ат, обьеммой скорости 4000 ч. и температуре до 400 С и выдерживают при этой температуре в течение 24 ч. Конверсия окиси углерода в метан составляет 95%,Недостатками способа являются использование повышенного давления, что.удорожает оборудовамие и техмологический процесс в целом, и медостаточмая стабильность каталитической активностиконверс:."г .,;.".: ок с, у пеоода и водорода при повьппенной температуре вкачсстве ,е ОгеНОо катализатора ис-"пользуот гипол с,.апов пивко,ия с никелем или кооаль;ом содержащий весЛ;иркол ий; 9 -ч 8Никель или кобальт 38-50Водород Остальное,или гидрид сплавов гафния с никелем иликобальтом, содержащий, вес,%;Гафний 75-48Никель или кобальт 24-50Водород Остальное .Предпочтительным являетря проведение конверсии при 300-500 С,0Отличительными признаками способаявляется использование в качестве гетерогенного катализатора гидрида сплавовциркония с никелем или кобальтом содержащего, вес,%;Цирконий 59 - 48Никель или кобальт 38-50Водород Остальное,или гидрида сплавов гвфния с никелемилл кобальтом содержащего вес.%;Гафний 75-48Никель или кобальт 24-50Водород ОстальноеСущность предлагаемого способазаключается в следующем, Катализаторгидрид сплавов металлов 1 У Б и УШ Б ю.групп периодической системы применяют в виде частиц размером 0,250,5 мм, которые смешивают с частицами кварца размером 0,75-1,0 мм, Катализатор активируют путем окислительновосстановительной обработки сначала в токе воздуха при 350 С, а затем.охлаждают в токе водорода до 150 С,Для работы катализатор нагревают в атмосфере водорода до 300-500 С при атмосферном давлении. После этого подаютгазовую смесь с содержанием окиси углерода 25-35 обЛ и соответствующим2-3-кратным избытком водорода, Приэтом конверсия окиси углерода практически равна 100%. Высокий эффект достигается на гидридных сплавных катализаторах благодаря тому, что при активировании и в течение процесса водородвходит в кристаллическую решетку гдеудерживается электростатическими силами. Процесс ведут на стационарном слое.,В процессе синтеза метана водород,находящийся в составе гидрида, легковступает в реакцию с окисью углерода, Вто же время молекулярный водород изгазовой фазы входит в кристаллическуюрешетку гипридв, активируясь за счетонизации. Наблюдается длительное удерживание водорода на катализаторе. , Таким образом, в процессе синтеза метана, проводимом на гидридных сплавныхкатализаторах происходит активный обмен водорода между кристаллическойрешеткой и газовой средой, в результате чего катализатор является постоянным переносчиком водорода от газовой фазы к сырью, Основные показатели процессов по известному и предлагаемому способам приводятся в таблице.Как известно из данных таблицы, при замене никельалюминиевого катализато 5 20 25ЗО 35 Щ 45 50 55 ра на гидридный может быть значительно упрощена технология процесса, снижен вес реакторного узла в связи с проведением катализа при атмосферномдавлении, Вместеь с тем, на гидридесплавов скорость конверсии окиси углерода увеличивается.Способ получения метана из окисиуглерода и водорода на гидридных сплавных катализаторах прошел всестороннююпроверку в лабораторных условиях,П р и м е р 1. Смесь окиси углеродаи водорода с мольным соотношением1:3 при атмосферном давлении и темпе -ратуре 300 С направляют на катализатор представляющий собой гидридныйсплав никеля и циркония состава: вес.%1 59, И 38, Н 3, с объемной скоростью10000 ч . Конверсия окиси углерода вметан составляет 97%,П р и м е р 2. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением1:3 при атмосферном давлении и температуре 350 С направляют на катализаОтор, представляющий собой гидрид сплава кобальта и циркония состава, весЛ2. 48, Со 50, Н 2 с объемной скоростью 5000 ч ". Конверсия окиси углерода в метан достигает 99%.П р и м е р Э. Смесь окиси углерода с мольным соотношением 1: 3 приатмосферном давлении и температуре450 фС направляют на катализатор, представляющий собой гидридный сплав никели и гафния с соотношением компонентов: Н 75 вес. %, Ю 24 вес%Н 1 весЛ, с обьемной скоростью20000 ч ". Конверсия окиси углерода вметан равна 98%,П р и м е р 4. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением1;Э при атмосферном давлении и температуре 350 С направляют нв катализатор, представляющий собой гидридныйсплав никеля и циркония состава, весЛ:802250 Способ Показатель Предлагаемый Известный Закись никеля на окиси алюминия Каталнзатор Атмосферное 300-500 20-300220-450 Давление атмТемпература, С Конверсия окисиуглерода в метан, % 52 г 48 М 50, Н 2, с объемной скоростью 5000 ч-". Конверсия окиси углерода в метан составляет 96%.П р и м е р 5.Смесь окиси углеродаи водорода с мольным соотношением1: 3 при атмосферномдавлении и темпеоратуре 350 С направляют на катализатор, представляющий собой гидридныйсплав кобальта и циркония состава, весЛ2-г 59, Со 38, Н З,с объемной скоростью 5000 ч " . Конверсия окиси углерода в метан составляет 98%,П р и м е р 6, Смесь окиси углеродаи водорода с мольным соотношением1:3 при атмосферном давлении направляют на катализатор, представлянший собойгидрид сплава никеля и гафния с соотношением компонентов Н 48, вес.%, М 50нес. %, Н 2, весЛ, и в условиях примера 3 проводят синтез. Конверсия окисиуглерода в метан составляет 96%.П р и м е р 7, Смесь окиси углеродаи водорода с мольным соотношением1:3 при атмосферном давлении направляют на катализатор, представляющий собой гндрид сплава кобальта и гафния ссоотношением компонентов: Н 75 вес.%,Со 24; весЛ, Н 1 весЛ, и в условияхпримера 6 проводят синтез. Конверсияокиси углерода в метан составляет 98%. формула изобретения 1,Способ получения метана путем конверсии смеси окиси углерода и водородапри повьФиеиной температуре в присутствии гетерогенного катализатора, о т л яч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения степени конверсии и упрощения техИ;нологии процесса, в качестве гетерогенногокатализатора используют гидрид сплавовциркония с никелем или кобальтом, содержащий, вес.%: П р и м е р 8. Смесь окиси углеродаи водорода в мольном соотношении 1:4при атмосферном давлении подают на катализатор из примера 3 и в условиях5 примера 3 проводят сяптеэ, Конверсияокиси углерода в метан составляет 99%,П р и м е р 9, Смесь окиси углеродаи водорода в мальком соотношении 1:3при .атмосферном давлении и температуо10 ре 500 С подают на катализатор, представляющий собой гидрид сплава гафнияи кобальта с соотношением компонентов:Н 48 вес.%, Со 50 весЛ, Н 2 вес.%,с объемной скоростью 35000 ч " . Кон 1 З версия окиси углерода в метан составляет 98%,Гидридный сплавной катализатор легкоактивируется водородом, обмен водоро О да между кристаллической решеткой катализатора и газовой фазой обеспечивает постоянную гидроочистку поверхности от коксо- и смолоотложений. По предлагаемому способу требуется вдвое, меньшее количество оборудования иэ-аа применения катализатора в стационарном слое при атмосферном давлении что снизит почти вдвое амортиэацисоные отчисления. Гидриды сплавов металлов 1 У и УШ групп в атмосфере водорода Цирконий 59-48 Никель или кобальт 38-50 Водород Осталью е е или гидяд сплавов гафния с нйкелем или кобальтом, содержащий вес.%: Гафний 75-48 Никель или кобальт 24-50 Водород Остальное.2. Способ по п. 1, о т л к ч а ю -щ и й с я тем, что конверсию проводятпри 300-500 ОС.никель-окись лантана -рутений. НиппонКагаку, 1978, Мф 4, с. 517,2. Справочник нефтехимика, т. 1,Л,Химия, 1978, с, 404 (прототип),7 802280 Источники информации,принятые,во внимание при экспертизе 1, Ти-Яню и др. Метанирование двуокиси и окиси углерода на катализатореСоставитель Л, БоброваРедактор 3. Бородкина ТехредТ,Маточка Корректор Н. ГригорукЗаказ 10498/26 Тираж 454 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская нсб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4