СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ МЕТАНОЛА В СМЕСЬ ВОДОРОДА И ОКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 1997 года по МПК B01J23/76 B01J37/00 B01J35/12 B01J23/76 B01J103/26 B01J103/62 B01J103/64 

Описание патента на изобретение RU2087189C1

Изобретение относится к области производства катализаторов интерметаллического типа, с помощью которых преобразуют танол, используемый в качестве двигательного топлива, в синтез-газ (водород и оксид углерода).

Синтез-газ как источник водорода может быть использован в двигателях внутреннего сгорания, в стационарных установках и в топливных элементах для производства электроэнергии, что позволяет решить экологические проблемы с выхлопными газами и продуктами переработки теплоэлектростанций.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание такого способа получения катализатора, который позволяет значительно снизить экономические затраты, т.к. в качестве исходных материалов вместо дорогостоящего и дефицитного металлического лантана используют его оксид в смеси с гидридом кальция.

Техническим эффектом, получаемым в результате реализации изобретения, является получение катализатора с высокими эксплуатационными характеристиками, при котором протекает перспективная реакция конверсии метанола и смесь оксида углерода и водорода.

Сущность изобретения состоит в том, сто в способе получения катализатора для конверсии метанола в синтез-газ, включающем смешение порошкообразных металлов лантана, никеля и кобальта, сплавление полученной смеси и компактирование со связующим, смешению подвергают никель, кобальт, оксид лантана и гидрид кальция, нагревают эту смесь, в результате чего гидрид кальция восстанавливает оксид лантана до металлического лантана и после диффузного сплавообразования получают интерметаллическое соединение LaNi3Co2, с включением оксида кальция, от которого освобождаются после гидролиза и кислотной обработки. Содержание примесей в полученном интерметаллиде не превышает мас. оксидов 0,4-0,5; азота 0,04oC0,005; кремния 0,1; углерода 0,1, что отвечает требованиям на водородоаккумулирующие материалы.

Следующей стадией получения катализатора является компактирование интерметаллического соединения со связующим, в качестве которого применен порошкообразный никель, получаемый разложением карбонила никеля и последующее таблетирование.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Пример 1.

Смесь порошкообразных компонентов в количествах: 37,6 г оксида лантана, 40,6 г металлического никеля, 27,2 г металлического кобальта и 29,9 г гидрида кальция, взятого с избытком в 100% от теории, перемешивают 4 ч и нагревают в стальном реакторе при 1100oC в течение 10 ч. В результате восстановления оксида лантана и диффузионного сплавообразования получают интерметаллид состава LaNi3Co2 с включением оксида кальция. Для освобождения интерметаллического соединения от оксида кальция материал дробят, кипятят в воде, а затем в соляной кислоте и промывают водой до полного удаления хлористого кальция. После сушки получают интерметаллическое соединение состава LaNi3Co2 с размером частиц 40-60 мкм.

Пример 2. Смесь компонентов: 14,1 г оксида лантана, 15,3 г металлического никеля, 10,2 г металлического кобальта и 10,9 г гидрида кальция смешивают в смесителе и нагревают в стальном реакторе 15 часов при 1175oC. После гидролиза и кислотной обработки смеси, получают порошок интерметаллического соединения LaNi3Co2 с размером частиц 30-50 мкм.

Для компактирования берут 25,0 г порошкообразного интерметаллического соединения LaNi3Co2, полученного в примере 1, смешивают с 12,5 г порошкообразного никеля, полученного разложением карбонила никеля, просеивают через сито 40 мкм, гомогенизируют смесь в смесителе вращающемся барабане 5 ч и прессуют таблетки диаметром 12 мм толщиной 2-5 мм под давлением 120 кг/см2, выдерживают в течение 1 ч в среде аргона при 500 600oC. Получают катализатор следующего состава: 66 мас. интерметаллического соединения и 34 мас. никеля.

Характеристики полученного катализатора:
Пористость 30%
Насыпной вес 3 г/см3 (зерно диаметром 3 мм)
Прочность 100 кг/см3
Теплопроводность 9 Вт/см2 с oC
Термостойкость 800oC
Испытание катализаторов на каталитическую активность и селективность в конверсии метанола в синтез-газ проводилось в стеклянном трубчатом реакторе диаметром 16 мм. Подача жидкого метанола в испаритель осуществлялась насосом со скоростью 15-17 мл/час, что соответствует объемной скорости в парах метанола 1800-2100 час-1. Исходный метанол содержал 0,5% воды. Объем катализатора 4,5 мл, величина зерна 3 мм. Активизация катализатора перед опытами проводилась в токе водорода, подаваемого со скоростью 250 час-1 при 250-300oC. Хроматографический анализ продуктов реакции показал наличие водорода и оксида углерода при отсутствии метилформиата, диметилового эфира. При реакции образуются следы метана и небольшое количество воды при общей высокой скорости конверсии метанола до 93 100% в оптимальных условиях. Скорость превращения метанола составила 40 молей в час на литр катализатора. Меньшее содержание воды в продуктах реакции, чем в исходном метаноле (0,5%), и образование небольшого количества диоксида углерода указывают на протекание на данном катализаторе также очень перспективной реакции "водяного сдвига" конверсии оксида углерода с водой до диоксида углерода и водорода.

Результаты опытов приведены в таблице.

Таким образом предлагаемый способ получения катализатора для конверсии метанола в синтез-газ позволяет использовать в качестве одного из исходных компонентов, в частности, вместо дефицитного и дорогостоящего металлического лантана, более дешевый оксид лантана. Стоимость металлического лантана (по ценам 1990 г. ) 90 110 руб./кг марки ЛаМ-1 ЛаМ-3, а предполагаемого оксида лантана 16 40 руб./кг марки ЛаО-Д, ЛаО-Ж, ЛаО-Л.

Кроме того, катализатор, полученный предлагаемым способом, обладает высокой активностью и стабильностью, что подтверждено многочисленными опытами и испытаниями.

Похожие патенты RU2087189C1

название год авторы номер документа
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНВЕРСИИ МЕТАНОЛА В СИНТЕЗ-ГАЗ 1995
  • Клабуновский Евгений Иванович
  • Писарев Юрий Николаевич
  • Мордовин Владимир Павлович
  • Артемьев Валерий Анатольевич
RU2087190C1
Катализатор для синтеза метана из окиси углерода и водорода и способ его приготовления 1980
  • Семененко Кирилл Николаевич
  • Фокина Эвелина Эрнестовна
  • Фокин Валентин Назарович
  • Троицкая Стэлла Леонидовна
  • Бурнашева Вениана Венедиктовна
SU895491A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА 2012
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2497748C1
Низкотемпературный катализатор для синтеза аммиака 1978
  • Кривоносова Людмила Владимировна
  • Шилкин Сергей Павлович
  • Бурнашева Вениана Венедиктовна
  • Семененко Кирилл Николаевич
  • Жаворонков Николай Михайлович
SU740274A1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА 2009
  • Обысов Анатолий Васильевич
  • Дульнев Алексей Викторович
  • Соколов Святослав Михайлович
  • Головков Валерий Иванович
  • Левтринская Наталья Анатольевна
  • Дормидонтова Светлана Геннадьевна
RU2412758C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА В ЕГО ПРИСУТСТВИИ 2023
  • Дедов Алексей Георгиевич
  • Локтев Алексей Сергеевич
RU2814309C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NbAl (Варианты) 2017
  • Касимцев Анатолий Владимирович
  • Юдин Сергей Николаевич
  • Свиридова Татьяна Александровна
  • Логачев Иван Александрович
  • Логачев Александр Васильевич
  • Степкин Евгений Петрович
RU2647424C1
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА 2005
  • Павлова Светлана Николаевна
  • Тихов Сергей Федорович
  • Садыков Владислав Александрович
  • Снегуренко Ольга Ивановна
  • Кузьмин Валерий Александрович
  • Востриков Захар Юрьевич
  • Гогин Леонид Львович
  • Боброва Людмила Николаевна
  • Ломовский Олег Иванович
  • Голубкова Галина Васильевна
RU2292237C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА 2005
  • Гордеева Лариса Геннадьевна
  • Аристов Юрий Иванович
  • Токарев Михаил Михайлович
RU2288209C1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА В ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКЕ 2012
  • Кириллов Валерий Александрович
  • Кузин Николай Алексеевич
  • Киреенков Виктор Викторович
  • Амосов Юрий Иванович
  • Шигаров Алексей Борисович
RU2496578C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 087 189 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ МЕТАНОЛА В СМЕСЬ ВОДОРОДА И ОКСИДА УГЛЕРОДА

Изобретение относится к области производства катализаторов интерметаллического типа, с помощью которых преобразуют метанол, используемый в качестве двигательного топлива, в синтез-газ (водород и оксид углерода). Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание такого способа получения катализатора, который позволяет значительно снизить экономические затраты, т.к. в качестве исходных материалов вместо дорогостоящего и дефицитного неметаллического лантана используют его оксид в смеси с гидридом кальция. Техническим эффектом, получаемым в результате реализации изобретения, является получение катализатора с высокими эксплуатационными характеристиками, при котором протекает перспективная реакция конверсии метанола в смесь оксида углерода и водорода. Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения катализатора для конверсии метанола в синтез-газ, включающем смешение порошкообразных металлов - лантана, никеля и кобальта, сплавление полученной смеси и компактирование со связующим, смешение подвергают никель, кобальт, оксид лантана и гидрид кальция, нагревают эту смесь, в результате чего гидрид кальция восстанавливает оксид лантана до металлического лантана и после диффузного сплавообразования получают интерметаллическое соединение LaNi3Co2, с включением оксида кальция, от которого освобождаются после гидролиза и кислотной обработки. Содержание примесей в полученном интерметаллиде не превышает мас.%: оксидов 0,4-0,5; азота 0,04-0,055; кремния 0,1; углерода 0,1, что отвечает требованиям на водородоаккумулирующие материалы. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 087 189 C1

Способ получения катализатора для конверсии метанола в синтез-газ, включающий смешение порошкообразных металлов, сплавление полученной смеси и компактирование со связующим, отличающийся тем, что смешению подвергают никель, кобальт, оксид лантана и гидрид кальция, осуществляют диффузионное сплавообразование путем нагрева смеси до восстановления оксида лантана гидридом кальция до металлического лантана и получения интерметаллического соединения LaNi3Co2, содержащего оксид кальция, и затем осуществляют гидролиз и кислотную обработку для удаления оксида кальция.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2087189C1

Фасман А.Б., Сокольский Д.В
Структура и физико-химические свойства скелетных катализаторов
- Алма-Ата, Наука, 1968, с
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1

RU 2 087 189 C1

Авторы

Клабуновский Евгений Иванович

Писарев Юрий Николаевич

Мордовин Владимир Павлович

Артемьев Валерий Анатольевич

Даты

1997-08-20Публикация

1995-10-30Подача