Получение синтез-газа углекислотной конверсией метана

• Автор: Зыонг Чи Чунг
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗГАЗА

УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИЕЙ МЕТАНА. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Методы получения синтезгаза.

1.2 Состояние и перспективы развития процесса углекислотной конверсии метана

1.2.1. История развития катализаторов углекислотой конверсии метана

1.2.2. Нанесенные никелевые катализаторы.

1.2.3. Никелевые катализаторы с добавками переходных металлов

1.2.4. Благородные металлы как активные компоненты катализаторов .

1.2.5. Влияние карбидов, оксидов, сульфидов на каталитические свойства катализаторов углекислотой конверсии мсгана.
1.3. Кинетика углекислотной конверсии метана.
1.3.1. Механизм углекислотой конверсии метана
1.4. Технологическая реализация процесса углекислотной конверсии метана
1.4.1 Процесс .
1.4.2 Процесс iv i.
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Характеристика сырья и реагентов
2.2. Приготовление катализаторов.
2.3. Описание установки для каталитических экспериментов.
2.4. Анализ продуктов
2.5. Оценка точности экспериментальных результатов.
2.6. Расчет количественных показателей реакции.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАА ЫА КАТАЛИЗАТОРЕ КАТАЛКО
3.1. Влияние объемного соотношения метануглекислый газ
3.2. Влияние температуры процесса
3.3. Влияние объемной скорости метана
3.4. Влияние концентрации никеля в катализаторе на углекислотную конверсию метана.
ГЛАВА 4ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВВЕДЕНИЯ СО, 2г, Не В
КАТАЛИЗАТОР МАЬОз НА УГЛЕКИСЛОТНУЮ КОНВЕРСИЮ МЕГАНА.
4.1. Исследования влияния добавки Со к МАЬОз катализатору на углекислотную конверсию метана.
4.2. Влияние добавки 2Юг к МАЕОз катализатору на углекислотную конверсию метана.
4.3. Влияния добавки Ее к никелевомукатализатору углекислотной конверсии метана.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО НОСИТЕЛЯ ДЛЯ КАТАЛИЗАТОРОВ УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА.
5.1. Влияние соотношения СН4СО2 на ЬПБЮг катализатор.
5.2. Влияние температуры процесса
5.3. Влияния объемной скорости метана
5.4. Влияние условий осуществления реакция на 1 катализаторе на процесс
5.5. Исследования влияния добавок Со, 7л Ее на никелевый катализатор
на носителе БЮг в процессе углекислотной конверсии метана
ГЛАВА 6РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ АКТИВНОСТИ
КАТАЛИЗАТОРОВ УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА, ОСНОВАННОЙ НА ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОПРАВКЕ НА НЕРАВНОВЕСНОСТЬ
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Процесс углекислотной конверсии метана УКМ позволяет получать синтезгаз с более низким отношением НгСО, в интервале с 21 до 11. В настоящее время для многих технологий требуется такое низкое отношение Н2СО. Например, это отношение предпочтительно для производства углеводородов по методу ФишераТропша, для гидроформилирования, получения метанола, формальдегида, диметилового эфира и многих других органических соединений, что избавляет от необходимости регулировать отношение НгСО посредством реакции конверсии водяного газа 15. Углскислотная конверсия метана позволяет также вовлекать в синтез диоксид углерода, запасы которого огромны, а масштабы использования в промышленности невелики. Кроме того он является парниковым газом, считается ответственный за глобальное потепление на Земле. Поэтому расширение числа синтезов на основе ССЬ перспективное направление развития газохимии. Вс выше перечисленное указывает на то, что процесс УКМ имеет большую потенциальную экономическую выгоду и экологическое преимущество. Но главное препятствие промышленному использованию УКМ состоит в том, что в настоящее время почти нет селективных катализаторов, которые могут работать, не подвергаясь дезактивации изза коксообразования 6,7. Целью данной работы является комплексное исследование процесса УКМ. Основными задачами исследования являлись разработка активного и селективного катализатора на основе никеля, который бы обладал пониженной коксуемостью, а также исследование влияние на процесс различных параметров для нахождения оптимальных условий процесса УКМ. ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗГАЗА УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИЕЙ МЕТАНА. Синтезгаз смесь монооксида углерода и водорода. В зависимости от способа получения синтезгаза, соотношение СОП2 варьируется от 11 до 13. Получение синтезгаза одна из важнейших задач современной газохимии. Из синтезгаза может быть произведено множество ценных продуктов при различном соотношении НгСО. СИ. Паровая конверсия основной производственный процесс для производства синтезгаза и водорода 8. Рис. Рисунок 1. Паровая конверсия вовлекает в эндотермическое преобразование метан и водяной пар с получением водорода и угарного газа реакция 1. Этот процесс, как правило, происходит при температурах 0 0С, давлении 3 барами и использует катализаторы на основе i 9,. Паровая конверсия приводит к соотношению ЬЬСО 31, которое выше, чем соотношение, необходимое для синтеза таких продуктов, как метанол или углеводороды и их производные по реакции ФишсраТропша ,9. Реакция конверсии водяного газа для регулирования отношения РЬСО является дорогостоящей, и это делает процесс более дорогим ,9,2. Кроме того, необходимо, подводить много энергии, чтобы достигнуть высокой степени конверсии метана. Теплоснабжение обычно прибывает от сгорания части поступающего природного газа или от горения отработанных газов. По этой причине испускается большое количество ССЬ0, 0, м3 на каждый кубометр произведенного Н2 . Кроме того, избыток пара должен быть введен приблизительно в отношении Н2ОСН4 34, чтобы избежать дезактивации металлических катализаторов изза коксообразования, а следовательно, операционные затраты и потребление энергии увеличиваются 1,8. Кроме того, поскольку катализаторы, используемые в паровой конверсии метана, могут быть отравлены серой, обычно 2 и , необходимы дорогие процессы десульфуризации, для удаления этих смесей 1,9,. Процесс парциального окисления кислородом основан на реакции 2. Фирмой был разработан технологический процесс в не каталитическом варианте при очень высоких температурах С, реализованный на небольшом заводе в Малайзии. Заметим, что по последним сведениям изза аварии этот завод сейчас не работает. Автотермическая конверсия комбинация некаталитического частичного окисления и каталитической конверсии. Данный процесс был разработан с целью протекания окисления и конверсии в одном реакторе. Однако, нежелательные реакции, проходящие в зоне сгорания, приводят к углеродистому смещению на низ трубы потока, вызывая серьзные проблемы повреждение оборудования, снижение давления, и плохая теплопередача .