ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2050975
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
Имя изобретателя: Козлов И.Л.; Павелко В.З.; Фирсов О.П.; Кузнецов А.С.
Имя патентообладателя: Научно-производственное объединение "ЭМЕКАТ"
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1992.12.30
Использование: в способах получения водорода путем каталитической конверсии
оксида углерода, а также в составах и способах получения катализаторов для этого
процесса. Сущность изобретения: способ включает получение водорода путем паровой
конверсии оксида углерода в присутствии оксидного медь-цинк-марганцевого
катализатора, содержащего, мас. 30 65 оксида-меди; 18 31 оксида цинка; 0,1 2,7 диоксида марганца;
0,08 - 0,8 углерода и носитель на основе оксида алюминия остальное. Процесс осуществляют
при 190 400°С и давлении до 30 МПа. Предлагается также способ получения катализатора.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам
получения водорода путем каталитической конверсии оксида углерода, а также к составам
и способам получения катализаторов для этого процесса.
Известен способ получения водорода путем паровой конверсии оксида углерода в
присутствии катализатора НТК-4 на основе Pt-группы, температуре процесса 200-250оС,
соотношении пар-газ 0,4-0,8, давлении до 30 мПа. (Справочник азотчика. М. Химия, 1986, с. 144-146).
Недостатками способа являются ограниченные возможности эксплуатации катализатора
определенным температурным режимом и невозможность его эксплуатации при температурах
до 400оС, а также длительность процесса восстановления-активации катализатора до
5-7 сут и ограничение подачи восстановителя в период активации до 1-2 об. водорода,
невозможность проведения процесса в одну стадию.
Известен способ приготовления катализатора для конверсии оксида углерода на основе
карбонатов меди, цинка и гидроксида алюминия.
Недостатком способа является то, что в процессе приготовления смеси медный и цинковый
компоненты не взаимодействуют, что снижает впоследствии активность катализатора.
Кроме того, из-за повышенной скорости твердения массы затруднен процесс ее формования.
Задача изобретения разработка способа получения водорода путем каталитической
конверсии моноксида углерода в низкотемпературном режиме на дешевом катализаторе,
характеризующимся повышенной активностью.
Для этого способ получения водорода осуществляют путем паровой конверсии оксида
углерода в присутствии катализатора, содержащего, мас. оксид меди 30-65; оксид цинка 18-31;
диоксид марганца 0,1-2,7; углерод 0,08-0,8 и носитель на основе оксида алюминия остальное. При
этом процесс конверсии ведут при 190-400оС и давлении до 30 МПа.
Для получения водорода паровой конверсии оксида углерода путем приготовления
изоморфной смеси солей меди и цинка в растворе с подачей на смешение активированного
углерода и соединения марганца, после чего отделяют осадок и смешивают его с носителем,
далее в образовавшуюся массу вводят Cu-Zn-Al или Cu-Zn-Al-Mn сплав в количестве 1-40 мас. при
соотношении компонентов сплава Cu-Zn-Al (1-6):(0,3-6):(1-6) или Cu-Zn-Al-Mn (1-6):(0,3-6): (1-6): (0,1-1)
соответственно и осуществляют интенсивное перемешивание массы до изменения ее цвета
до серо-бурого или зеленовато-бурого и появления запаха спиртов, при этом в качестве
носителя используют оксид алюминия или шунгит или алюминат кальция.
Использование катализатора вышеприведенного состава в процессе получения водорода
позволяет повысить степень конверсии при невысоких температурах процесса и
осуществить процесс в одну стадию.
Сущность процесса синтеза катализатора заключается в проведении твердофазной реакции
исходных компонентов смеси со сплавами типа сплава Деварда (Cu-Zn-Al и Cu-Zn-Al-Mn) с выделением
в процессе интенсивного перемешивания активного атомарного водорода, активирующего
исходные состояния меди и позволяющего в конечном итоге повысить активность
катализатора в процессе эксплуатации.
Вводимый в состав композиции углерод обладает восстановительными свойствами и
поддерживает активное состояние меди во всем периоде от синтеза катализатора до
процесса эксплуатации.
Соединение марганца за счет изменения валентности с 2 до 8 позволяют осуществить
перенос кислородсодержащих составляющих от солевых форм металла к металлу.
П р и м е р 1 (получение катализатора).
В реакторе с подогревом и интенсивным смешением,
оборудованном подачей диоксида углерода и воды, готовят смесь изоморфных карбонатных
солей меди и цинка в растворе, добавляют активированный уголь и оксид марганца (количество
компонентов см в табл.1). Затем отделяют образовавшийся осадок, сушат его и смешивают с
носителем (количество и вид носителя см. в таблице).
Полученную массу загружают в шаровую мельницу, засыпают туда же сплав Cu-Zn-Al в
количестве 1 мас. (соотношение компонентов в сплаве см. в таблице).
Для формования вводят смазывающий компонент (стеарат меди или графит) в количестве 1,5
мас. Массу перемешивают в шаровой мельнице до появления запаха спиртов и изменения
цвета. После чего массу выгружают, увлажняют и формуют в гранулы. Полученный
катализатор имеет состав: оксид Cu 40,2; оксид Zn 30,1; углерод 0,8; носитель (Al2O3) 28,1.
П р и м е р ы 2-6
. Процесс ведут как в примере 1 при условиях отраженных в табл.1.
Примеры на получение водорода. Катализатор после процесса восстановления
эксплуатируют в промышленных условиях в процессе конверсии монооксида углерода в
водород в низкотемпературном режиме при 190оС с соотношением пар: газ 0,2, объемной
скорости 3000 ч-1, давлении 2,8 МПа, содержанием монооксид углерода 4,0 ±1,0 об. В начале испытания остаточное содержание монооксида углерода составляет 0,09 об.
через 240 ч испытаний 0,1 об. эксплуатацию катализатора переводят на среднетемпературный
режим испытаний с соотношением пар: газ 1,0 температуру эксплуатации 280оС с
содержанием в газе 14,0 ±3,0 об. СО. Остаточное
содержание монооксида углерода в начале испытаний составляет 0,28-03,2 об. через 240 ч
испытаний 0,36-0,4 об. катализатор переводят на режим работы при 400оС, остаточное
содержание оксида углерода в начале испытаний составляет 1,3 об. через 240 ч испытаний 1,48
об.
Испытания последующих образцов по примерам 1-6 сведены в табл.2.
Предлагаемый способ получения водорода позволяет провести эффективную конверсию при
низких температурах за счет высокой активности полученного катализатора без
использования в последнем дорогостоящих благородных металлов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения водорода путем паровой конверсии оксида углерода в присутствии
оксидного медь-цинк-марганцевого катализатора, отличающийся тем, что конверсию
осуществляют в присутствии катализатора, содержащего, мас.
Оксид меди 30 65
Оксид цинка 18 31
Диоксид марганца 0,1 2,7
Углерод 0,08 0,8
Носитель на основе оксида алюминия Остальное
и процесс ведут при 190 400oС и давлении до 30 МПа.
2. Способ получения катализатора для получения водорода паровой конверсией оксида
углерода до водорода, включающий смешение соединений меди и цинка с последующим
формованием и отверждением гранул, отличающийся тем, что готовят изоморфную смесь
солей меди и цинка в растворе и на смешение дополнительно подают активированный уголь
и соединение марганца, после чего отделяют осадок и смешивают его с носителем, далее в
образовавшуюся массу вводят Cu Zn Al- или Cu Zn Al Mn-сплав в количестве 1 40 мас. при соотношении
компонентов сплава Cu Zn Al 1 6 0,3 6,0 1 6 или Cu Zn Al Mn 1 6 0,3 6,0 1 6 0,1 1,0 соответственно и осуществляют
интенсивное перемешивание массы до изменения ее цвета до серо-бурого или зеленовато-бурого
и появления запаха спиртов.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве носителя используют оксид алюминия, или
шунгит, или алюминат кальция.
Версия для печати
Дата публикации 26.02.2007гг
вверх
|
