ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализаторы из "Окислительные превращения метана" Единственным промышленным процессом получения синтез-газа, основанным на парциальном окислении метана кислородом, является процесс, реализуемый на заводе по получению дизельного топлива фирмы Шелл в Малайзии. Схема процесса приведена на рис. 2.4. Это - некаталитический гомогенный процесс. Реакция протекает при температуре 1100-1300°С до достижения термодинамического равновесия. После очистки от Н28 и СО2 синтез-газ состава Н2 СО = 2 1 поступает на синтез углеводородов по методу Фишера-Тропша, который протекает вплоть до образования высокомолекулярных воскообразных углеводородов. Затем на цеолитных катализаторах они подвергаются крекингу и гидрокрекингу с получением дизельного топлива. [c.32] При проведении гомогенного окисления метана используют различные инертные насадки из керамических огнеупорных материалов а = А12О3, г02, в том числе флюидный слой. В типичном опыте с а = Л Оз при СН4/О2 = 1,78 и 26400 ч получили конверсию СН4 68%, селективность в СО - 56,7%, а также 26,5% Сг-углеводородов и 3% сажи [3]. Очевидно, что число побочных продуктов в этом случае слишком велико, чтобы сделать процесс приемлемым для практики. [c.33] Никелевые и кобальтовые катализаторы. В большинстве работ по исследованию парциального окисления метана в синтез-газ изучали никельсодержащие катализаторы. Как и в паровой конверсии, Ы1-катализаторы могут вести кислородную конверсию (2.2) до термодинамического равновесия, но, как и в паровой конверсии, они отравляются углеродом. [c.33] Изучение окисления метана в синтез-газ [25] на К1/А120з при 760-1000°С показало, что для образования СО+Н2 необходимо присутствие металлического . При окислении катализатора кислородом образуется неактивная шпинель К1А1204, при обработке водородом она вновь восстанавливается. [c.33] На N1/8102 в первом слое в стационарном режиме существует также 0, в последнем - [27]. Отмечается, что в первом слое реакция (2.14) более медленная, чем реакции (2.4) и (2.3) в последующих слоях. На больших частицах N1 (20-30 нм) растут угольные нити, на малых частицах N1 (5-7 нм) углерод не образуется. При использовании в парциальном окислении твердого раствора NiMgO та1сже наблюдались восстановление до металлического и образование углеродных нитей [2]. [c.34] Применение в качестве катализаторов Ni-содержащих цеолитов НУ [37] показало сильную зависимость активности от содержания Ni. При низких концентрациях N1, когда он находился в виде ионов Ni , катализатор был совершенно неактивен. Активность появлялась при больших концентрациях, когда при восстановлении N1 образовывал малые кластеры металла. [c.35] Реакции паровой (2.1) и углекислотной (2.3) конверсии метана, изученные в тех же условиях при больших объемных скоростях, показали уменьшение конверсии [39]. [c.35] В работе [45] было показано, что на o/MgO кислород, действительно, инициирует реакцию с метаном при 500°С. Однако температура, измеренная инфракрасным термометром непосредственно в слое катализатора, оказалась исключительно высокой (1200-1300°С). Авторы не нашли основания отказываться от принятой схемы протекания реакции (22) через последовательность (2.14)-(2.4)-(2.3). К тем же выводам пришли авторы работы [3], проверявшие работы [38-44] экзотермическое горение метана генерирует высокие температуры, необходимые для последующих реакций. [c.35] В тех же работах [48, 49] показано, что нанесенные катализаторы N1, Ки, Ре, Р(1, 1г, КЬ на А12О3 также активны в окислительном ри-форминге метана, однако на Рс1 и N1 образуется много углерода, в то время как на 1г и КЬ углерод совершенно не образуется. [c.36] Окисление метана в синтез-газ было изучено на Ки/А120з, N1/8102 и Н1/Л120з при 800°С и больших скоростях потока (0,893 моля СН4/КГ с) [60]. Наиболее активен был 0,015% Ки/8102. В отличие от N1, рутений не окисляется в условиях синтеза и не образует углерода. Состав газа во всех случаях не доходил до равновесия, что указывало на лимитирование кинетикой реакции. [c.38] Согласно [61], порядок уменьшения углеобразования в парциальном окислении метана N1 Рс1 КЬ, Ки 1,1г, совпадает, по-видимому, с порядком растворимости углерода. На платине и иридии образования углерода не наблюдалось после 200 ч работы. [c.38] Высокоактивен в селективном окислении метана в синтез-газ Рс1-цеолит У [62]. При 700-800°С конверсия СН4 была 98%, а селективность - 95%. По данным ЕХАР8 1п зки, в условиях катализа в решетке цеолита сосуществуют кластеры Рс1 и РёО. [c.38] В отличие ОТ данных ряда других исследователей, в работе Грина с соавт. [63] сообщается о высокой активности Ке/А120з. Это - первое сообщение об активности в реакции СН4 + О2 металла, не относящегося к VIII группе. При 780°С катализатор показал практически термодинамическую степень превращения. Кроме того, в отличие от N1 и Рс1, на рении не откладывается углерод. [c.38] Вернуться к основной статье