Способ получения метана
Патент 802250
Авторы
Способ получения метана
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Реслублии
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! 1) 8О225О
<61) Дополнительное н авт. свнд-ву— (22) Заявлено 17.08.79 (21) 2794651/23-04 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет
Опубликовано 07.02.81.: Бюллетень J% 5:
Дата опубликования описания 09.02.81 (51)M. Кл.
С 07 С 1/04
С 07 С 9/04
Гоеударстеаиный комитет
СССР пв деизм изобретений и открытий (53) УДК 547.211 (088.8) В. В. Лунин, А. Л. Лапидус, И. A. Брук, E и П. A. Чернавский (72) Авторы изобретения
Московский ордена Ленина, ордена Октябр и ордена Трудового Красного Знамени госу университет имени М. i3. Ломоносова и Инс химии АН СССР им. Н. Л. Зелинско (7 1 ) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНА
Изобретение относится к синтезу низших углеводородов, в частности метана, иэ окиси углерода и водорода и может быть использовано в угле- и нефтехимической промышленности.
Известен способ получения метана иэ окиси углерода и водорода над смешанным катализатором: никелем, окисью лантана и рутением, нанесенными в соотношении
1:0,2:0,1 на носитель-двуокись кремния при температуре 300-500С1С и давлении
10-50 ат (11. Недостатком этого спосо6а является быстрое и необратимое отравление катализатора в результате про-. текания реакции коксообразования, что выражается в снижении скорости конверсии окиси углерода и проскоке ее в продукты реакции. Конверсия окиси углерода в метан достигает 92%.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ Ilo " лучения метана путем конверсии окиси углерода и водорода при повышенной тем2 пературе (2). В известном способе катализатор представляет собой смесь эакиси никеля и окиси алюминия и процесс проводят при температуре 220-450 С, давлении 20-300 ат и объемной скорости
3000-20000 ч г. Перед использованием катализатор восстанавливают азотно-водородной смесью при давлении 15 ат, . обьемной 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 оборудование и технологический процесс в целом, и недостаточная стабильность каталитической активности контакта во времени, не удовлетворяющая современным требованиям.
Целью изобретения является повыше ние степени конверсии и упрощение технологии процесса.
Поставленная цель достигается тем, что в способе поюг чения метана путем
802250 конверс:;(- .,:,: .: ок с:(у невода и водорода по(; по(: ((((э(и(0(температуре в качсств= i оi e !Осе((ногo катализатора ис-" пользуют ги (о. л сп. .а" оз июко::.((я с никелем или косуль о."i,. (. одерrl(a(ityifi ве(„%, Циp:co((ий =, 9. 48
Н (кель или кобальт -3 8-50
Водород Остальное или гидрид сплавов гафния с никелем или кобальтом, содержащий, вес.%:
Гафний 75-48
Никель или кобальт 24-50
Водород Остал ьн ое . (!редпочтительным являетря проведение конверсии при 300-500 С. о
Отличительными признаками способа является использование в качестве гетерогенного катализатора гидрида сплавов циркония с никелем или кобальтом содержащего, вес,%:
Цирконий 59 — 48
Никель или кобальт 38-50
Водород Остальное, или гидрида сплавов гафния с никелем или кобальтом содержащего, вес.%:
Гафний 75-48
Н и кел ь или кобальт 24-50
Водород ОстальноеСущность предлагаемого способа заключается в следующем. Катализаторгидрид сплавов металлов ТУ Б и УШ Б о. 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 "îêå воздуха при 350 С, а затем
О охлаждают в токе водорода до J. 50 С.
Йля работы катализатор нагревают в атмосфере водорода до 300-500 С при атмосферном давлении. После этого подают газовую смесь с содержанием окиси угле. рода 25-35 об.% и соответствующим
2-3-кратным избытком водорода. При этом конверсия окиси углерода практически равна 100%. Высокий эффект достигается на гидридных сплавных катализаторах благодаря тому, что при активировании и в течение процесса водород входит в кристаллическую решетку, где удерживается электростатическими силами. Процесс ведут на стационарном слое., В процессе синтеза метана водород, находящийся в составе гидрида, легко вступает в реакцию с окисью углерода, В то же время молекулярный водород из газовой фазы входит в кристаллическую решетку гиприда, активируясь за счет
t5 о
Зо
:::.ottèçaöHè. Наблюдается длительное удерживание, водорода на катализаторе. ; Таким образом, в процессе синтеза метана, проводи:(ом На гидридных сплавных катализаторах, происходит активный обмен водорода между кристаллической решеткой 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 катализатора на гидридный может быть значительно упрощена технология процесса, снижен вес реакторного узла в связи с проведением катализа при атмосферном давлении. Вместе ь с тем, на гидриде сплавов скорость конверсии окиси углерода увеличивается.
Способ получения метана из окиси углерода и водорода на гидридных сплавных катализаторах прошел всестороннюю проверку в лабораторных условиях.
Пример 1. Смесь окиси углерода и водорода с мольным cooTHo(UeHHeM
1:3 при атмосферном давлении и темпе— ратуре 300 С направляют на катализатор„представляющий собой гидридный сплав никеля и циркония состава: вес.%
1 59, М 38, Н 3, с объемной скоростью
10000 ч . Конверсия окиси углерода в метан составляет 97%.
Пример 2. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением
1:3 при атмосферном давлении и температуре 350 С направляют на катализа0 тор, представляющий собой гидрид сплава кобальта и циркония состава, вес.%
2.t. 48, Со 50, Н 2, с объемной скоростью 5000 ч ". Конверсия окиси углерода в метан достигает 99%.
Пример Э. Смесь окиси углерода с мольным соотношением 1: 3 при атмосферном давлении и температуре
450 С направляют на катализатор, представляющий собой гидридный сплав никеля и гафния с соотношением компонентов: Hf 75 вес. %, Ю 24 вес.%, Н 1 вес.%, с обьемной скоростью
20000 ч ". Конверсия окиси углерода в метан равна 98%.
Пример 4. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением
1:Э при атв осферном давлении и температуре 350 С направляют на катализатор, представляющий собой гидридный сплав никеля и циркония состава, вес.%:
802250
Способ
Показатель
Предлагаемый
Известный .
Закись никеля на окиси алюминия
Катализатор
Атмосферное
300-500
20-300
220-450
Давление, атм
Температура, С
Конверсия окиси углерода в метан, %
Зг 48, Ni 50, Н 2, с объемной скоростью 5000 ч- . Конверсия окиси углерода в метан составляет 96%.
Пример 5. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением
1:3 при атмосферном давлении и темпео ратуре 350 С направляют на катализатор, представляющий собой гидридный сплав кобальта и циркония состава, вес.%
2-г 59, Со 38, Н 3, с объемной скоростью 5000 ч " . Конверсия окиси углерода в метан составляет 98%.
Пример 6. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением
1:3 при атмосферном давлении направляют на катализатор, представлянший собой гидрид сплава никеля и гафния с соотношением компонентов Н 48, вес.%, 44 50 нес. %, Н 2, вес.%, и в условиях примера 3 проводят синтез. Конверсия окиси углерода в метан составляет 96%.
Пример 7. Смесь окиси углерода и водорода с мольным соотношением
1:3 при атмосферном давлении направляют на катализатор, представляющий собой гндрид сплава кобальта и гафния с соотношением компонентов: Н 75 вес.%, Со 24: вес.%, Н 1 вес.%, и в условиях примера 6 проводят синтез.. Конверсия окиси углерода в метан составляет 98%.
Формула изобретения
1.Способ получения метана путем конверсии смеси окиси углерода и водорода при повь|иеиной температуре в присутствии гетерогенного катализатора, о т л яч а ю шийся тем,что, с целью повышения степени конверсии и упрощения тех5$
;нологии процесса, в качестве гетерогенного катализатора используют гидрид сплавов циркония с никелем или кобальтом, содержащий, вес.%:
Пример 8. Смесь окиси углерода и водорода в мольном соотношении 1:4 при атмосферном давлении подают на катализатор из примера 3 и в условиях примера 3 проводят синтез. Конверсия окиси углерода ..в метан составляет 99%.
Пример 9. Смесь окиси углерода и водорода в мальком соотношении 1:3 при .атмосферном давлении и температу о
lO ре 500 С подают на катализатор, представляющий собой гилрид сплава гафния и кобальта с соотношением компонентов:
Н 48 вес.%, Со 50 вес.%, Н 2 вес.%, с объемной скоростью 35000 ч " . Кон>S версия окиси углерода в метан составляет 98%.
Гидридный сплавной катализатор легко активируется водородом, обмен sonopo20 да между кристаллической решеткой катализатора и газовой фазой обеспечивает постоянную гидроочистку поверхности от коксо- и смолоотложений.
Ilo предлагаемому способу требуется вдвое. меньшее количество оборудования иэ-эа применения катализатора в стационарном слое при атмосферном давлении, что снизит почти вдвое амортиэацисеные отчисления.
Гидриды сплавов металлов
1У и УШ групп в атмосфере водорода цирконий 59-48
Никель или кобальт 38-50
: Водород Осталью е е или ги знд 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— шийся тем, что конверсию проводят при 300-5000С. никель-окись лантана -рутений. Ниппон
Кагаку, 1978, ¹ 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. Боброва
Редактор 3. Бородкина ТехредТ.Маточка Корректор Н. Григорук
Заказ 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