×
24.01.2019
219.016.b377

КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОЙ ПО ВОДОРОДУ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ИЗ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА И ВОЗДУХА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к каталитическому способу осуществления реакции парциального окисления диметилового эфира (ДМЭ). Описано применение медьсодержащей системы, нанесенной на оксид алюминия, в качестве катализатора для получения обогащенной по водороду газовой смеси парциальным окислением диметилового эфира, причем в состав катализатора входит оксид меди в количестве до 20 мас.%, исключая 10 мас.%, остальное AlO. Осуществляют способ получения обогащенной по водороду газовой смеси парциальным окислением диметилового эфира в присутствии оксидного катализатора с вышеописанным применением в качестве катализатора медьсодержащей системы. Технический результат - получение обогащенной по водороду газовой смеси, которая может использоваться для питания топливных элементов различного назначения, в том числе и для топливных элементов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 пр., 4 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к каталитическому способу осуществления реакции парциального окисления диметилового эфира ДМЭ с целью получения обогащенной по водороду газовой смеси, которая может использоваться в водородной энергетике. Например, в качестве топлива для питания топливных элементов различного назначения, в том числе и для топливных элементов, установленных на передвижных средствах. В настоящее время топливные элементы рассматриваются как альтернативный и экологически чистый источник электрической энергии.

Основным топливом для питания топливных элементов является водород или обогащенная по водороду газовая смесь, которая может быть получена посредством паровой и воздушной конверсии природного газа, бензина (ископаемые топлива) и спиртов. Несмотря на развитую инфраструктуру и относительно низкую цену ископаемых топлив, их использование имеет такие недостатки, как высокая температура конверсии (выше 600°С для природного газа и выше 800°С для бензина). В отличие от ископаемых топлив ДМЭ может легко конвертироваться в водородсодержащий газ при относительно низкой температуре (около 300°С). Важно отметить, что ДМЭ является коррозионно-инертным и нетоксичным соединением. ДМЭ по физико-химическим свойствам близок к сжиженному нефтяному газу и легко хранится и транспортируется. Указанные факты позволяют рассматривать ДМЭ как перспективное сырье для получения водорода для питания топливных элементов.

Исследованию процесса парциального окисления ДМЭ в водородсодержащий газ посвящено немного работ. Согласно этим литературным данным, реакция наиболее эффективно протекает на катализаторах, представляющих собой металлы VIII группы, нанесенные на различные оксидные носители.

Известны следующие системы, представляющие металлы VIII группы, нанесенные на оксидные носители. В работе (Sh. Wang, Т. Ishihara, Y. Takita. Partial oxidation of dimethyl ether over various supported metal catalysts, Appl. Catal. A: Gen, vol. 228 (2002) p.167-176) проведено сопоставительное исследование каталитической активности металлов VIII группы (Rh, Ru, Pt, Со, Ni, Fe), нанесенные на различные носители, такие как оксиды алюминия, кремния, магния, а также смешанных оксиды в парциальном окислении ДМЭ в водородсодержащий газ. В работе (Y. Chen, Z. Shao, N. Xu, Partial oxidation of dimethyl ether to H2/syngas over supported Pt catalyst, J. Natural Gas Chem, vol. - 17 (2008). p. 75-80.) для проведения парциального окисления ДМЭ предложены катализаторы, представляющие собой металлы Pt, нанесенные на церий-циркониевые оксидные носители. Недостатками катализаторов на основе благородных металлов является их высокая себестоимость и высокая температура проведения процесса с использованием этих катализаторов.

Предполагается, что реакция парциального окисления ДМЭ может протекать по последовательной схеме, согласно которой часть ДМЭ окисляется кислородом до H2O и CO2 (реакция 1), затем протекает паровая конверсия ДМЭ (реакция 2) путем взаимодействия оставшегося ДМЭ и образовавшихся по реакции 1 паров воды:

Известно, что реакция паровой конверсии ДМЭ протекает по двухстадийной схеме через гидратацию ДМЭ в метанол (реакция 3) и паровую конверсию образовавшегося метанола в водородсодержащий газ (реакция 4):

Кроме того, в ходе реакции может образовываться моноксид углерода, например, по обратной реакции паровой конверсии СО:

Известно, что реакции 1, 4 и 5 могут протекать на медьсодержащих центрах, а реакция 3 протекает на кислотных центрах. Следовательно, парциальное окисление ДМЭ в водородсодержащий газ может быть осуществлено на катализаторах, содержащих кислотные и медьсодержащие центры.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка новой бифункциональной каталитической системы, не содержащей благородные металлы и обладающей высокой каталитической активностью в отношении парциального окисления ДМЭ при низкой температуре, а также разработка процесса получения из ДМЭ газовой смеси, обогащенной по водороду, с использованием этой каталитической системы.

Задача решается разработкой катализатора получения обогащенной по водороду газовой смеси взаимодействием ДМЭ и воздуха или кислорода, представляющего собой бифункциональный катализатор, содержащий кислотные для гидратации ДМЭ (реакция 3) и медьсодержащие центры для глубокого окисления ДМЭ (реакция 1), паровой конверсии метанола (реакция 4) и обратной реакции паровой конверсии СО (реакция 5).

В состав катализатора парциального окисления ДМЭ входит оксид меди до 20 мас. %, предпочтительно, 5-20, остальное - оксид алюминия Al2O3.

В состав катализатора парциального окисления ДМЭ входят оксиды меди и церия до 40 мас. %, предпочтительно, 10-40, остальное - оксид алюминия Al2O3. Медно-цериевые оксиды применяют с весовым соотношением Cu-Се=1:2-2:1.

В состав катализатора парциального окисления ДМЭ входят оксиды меди и цинка до 40 мас. %, предпочтительно, 10-40, остальное - оксид алюминия Al2O3. Медно-цинкоые оксиды применяют с весовым соотношением Cu-Zn=1:2-2:1.

Задача также решается разработкой способа получения обогащенной по водороду газовой смеси взаимодействием ДМЭ и воздуха в присутствии катализатора, представляющего собой нанесенный оксид меди на оксид алюминия. Реакцию осуществляют при 200-350°С, 1-100 атм и мольном соотношении воздух / диметиловый эфир=1-5.

Отличительными признаками предлагаемой каталитической системы является то, что в качестве активных компонентов используется соединения, не содержащие благородные металлы, а также низкая температура процесса 200-350°С.

В предлагаемой каталитической системе активные компоненты гидратации ДМЭ, глубокого окисления ДМЭ, паровой конверсии метанола и обратной реакции паровой конверсии СО находятся на поверхности одного катализатора и, таким образом, обеспечивают бифункциональность катализатора.

Бифункциональные катализаторы CuO-СеО2/γ-Al2O3 и CuO-ZnO/y-Al2O3 готовили пропиткой гранул γ-Al2O3 (Sуд=200 м2/г, объем пор 0,7 см3/г, суммарная концентрация льюисовских и бренстедовских поверхностных кислотных центров 600 мкмоль/г) раствором азотнокислых солей меди и церия/цинка, взятых в заданном соотношении. Полученные образцы сушили на воздухе и затем в течение 2 ч прокаливали при 400°С.

Отличительным признаком предлагаемого способа получения обогащенной по водороду газовой смеси путем взаимодействия ДМЭ и воздуха является использование вышеописанного бифункционального катализатора.

Сущность изобретения иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1.

Парциальное окисление ДМЭ осуществляют в установке проточного типа в кварцевом реакторе с внутренним диаметром 4 мм на навеске катализатора 0,5 мл при соотношении воздух : ДМЭ=5:1 или N22:ДМЭ=4:1:1, времени контакта 5000 ч-1, температуре 200°С и давлении 1 атм. Состав оксидного катализатора составляет, мас. %: оксид меди - 20, остальное - оксид алюминия. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Пример 2.

Аналогично примеру 1, но реакцию проводят при температуре 250°С, результаты приведены в таблице 1.

Пример 3.

Аналогично примеру 1, но реакцию проводят при температуре 300°С, результаты приведены в таблице 1.

Пример 4.

Аналогично примеру 1, но состав оксидного катализатора составляет, мас. %: оксид меди - 20, оксид церия - 10, остальное - оксид алюминия. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Пример 5.

Аналогично примеру 4, но реакцию проводят при температуре 250°С, результаты приведены в таблице 2.

Пример 6.

Аналогично примеру 4, но реакцию проводят при температуре 300°С, результаты приведены в таблице 2.

Пример 7.

Аналогично примеру 1, но время контакта 10000 ч-1, а состав оксидного катализатора составляет, мас. %: оксид меди - 10, оксид цинка - 5, остальное - оксид алюминия. Полученные результаты приведены в таблице 3.

Пример 8.

Аналогично примеру 1, но соотношение воздух : ДМЭ=5:2 или N2:O2:ДМЭ=4:1:2, время контакта 10000 ч-1, а состав оксидного катализатора составляет, мас. %: оксид меди - 10, оксид цинка - 5, остальное - оксид алюминия. Полученные результаты приведены в таблице 4.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 60 items.
20.06.2013
№216.012.4c2f

Способ получения стирола

Изобретение относится к способу получения стирола каталитическим превращением соответствующего ацетофенона в реакторе проточного типа. Способ характеризуется тем, что процесс осуществляют в сверхкритическом двухкомпонентном растворителе с использованием гетерогенного гранулированного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485085
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.07.2013
№216.012.56ec

Способ получения 1-фенилэтанола и паразамещенных 1-фенилэтанола

Изобретение относится к способу получения 1-фенилэтанола или пара-замещенного 1-фенилэтанола, который применяют в качестве промежуточных соединений в различных областях органической химии. Способ заключается в каталитическом восстановлении замещенных ацетофенонов в реакторе проточного типа в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487860
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.78c4

Катализатор для термохимической рекуперации тепла в гибридной силовой установке

Изобретение относится к разработке катализаторов для осуществления термохимической конверсии углеводородных и кислородсодержащих топлив за счет тепла отходящих газов двигателей внутреннего сгорания, являющихся составной частью гибридных силовых установок. Описан катализатор для термической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496578
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.79f0

Нанокомпозит с активным лигандом, способ его приготовления и способ адресной инактивации вируса гриппа внутри клетки

Изобретение относится к области молекулярной биологии, биоорганической химии и медицины. Заявляемые нанокомпозиты предназначены для направленного воздействия на генетический материал внутри клетки и подавления его дальнейшего функционирования. Нанокомпозиты, состоящие из наночастиц диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496878
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.07.2014
№216.012.dd50

Способ получения 1,5,8-пара-ментатриена

Изобретение относится к способу получения 1,5,8-n-ментатриена в реакциях превращения карвона или карвеола в присутствии катализатора. Способ характеризуется тем, что реакцию превращения карвона или карвеола осуществляют в сверхкритическом двухкомпонентном растворителе, который включает в себя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522434
Дата охранного документа: 10.07.2014
27.08.2014
№216.012.f000

Катализатор получения элементной серы по процессу клауса, способ его приготовления и способ проведения процесса клауса

Изобретение относится к катализаторам, используемым для получения элементарной серы по процессу Клауса. Предлагаемый катализатор получения элементарной серы по процессу Клауса на основе оксида алюминия представляет собой смесь χ-, γ-AlO и рентгеноаморфной фазы оксида алюминия в следующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527259
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.10.2014
№216.012.fa9b

Платиновый катализатор, способ его приготовления, способ его регенерации и способ получения сульфата гидроксиламина

Изобретение относится к катализаторам для получения сульфата гидроксиламина путем селективного гидрирования оксида азота в сернокислой среде. Данный катализатор содержит платину в количестве 0,3-1 мас.%, нанесенную на непористый или пористый углеродный носитель. При этом нанесенная платина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530001
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.10.2014
№216.013.0209

Способ получения галогензамещенных ароматических амиов

Изобретение относится к новому способу получения галогензамещенных ароматических аминов. Способ заключается в гидрировании галогензамещенных ароматических нитросоединений в среде изопропанола в присутствии оксида алюминия в качестве гетерогенного катализатора. Процесс осуществляют при подаче...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531919
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.04.2015
№216.013.46c2

Способ получения ароматических диаминов, триаминов из ароматических нитросоединений

Изобретение относится к новому способу получения ароматических диаминов и триаминов, которые используются в качестве промежуточных продуктов для синтеза полимеров, пигментов, пестицидов, красителей, лекарственных препаратов. Способ заключается в восстановлении соответствующих ароматических ди-...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549618
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.47df

Способ приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза

Изобретение относится к способу приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза активного компонента из предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в разных соединениях,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549906
Дата охранного документа: 10.05.2015
Showing 1-10 of 22 items.
10.04.2014
№216.012.af69

Способ приготовления биметаллического катализатора окисления

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления биметаллического золотомедного катализатора окисления, включающий последовательные стадии нанесения предшественников металлов на носитель, и термообработки, в качестве предшественников золота и меди используют анионные и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510620
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.11.2014
№216.013.089f

Катализатор и способ получения обогащенной по водороду газовой смеси из диметоксиметана

Изобретение относится к катализаторам, используемым в реакции паровой конверсии диметоксиметана, а именно к катализатору для получения обогащенной по водороду газовой смеси взаимодействием диметоксиметана и паров воды. Предлагаемый катализатор является бифункциональным и содержит на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533608
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2015
№216.013.914a

Катализатор, способ его приготовления и процесс обогащения смесей углеводородных газов метаном

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к переработке попутных нефтяных газов (ПНГ). Описан катализатор для обогащения метаном смесей углеводородных газов, который содержит в основном никель в количестве 25-60 мас. %, хром в пересчете на CrO в количестве 5-35%,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568810
Дата охранного документа: 20.11.2015
19.01.2018
№218.016.0016

Катализатор, способ его приготовления и способ очистки водородсодержащих газовых смесей от оксида углерода

Изобретение относится к катализатору очистки обогащенных водородом газовых смесей от оксида углерода путем селективного метанирования оксида углерода, при этом катализатор содержит кобальтцериевую оксидную систему, содержащую в своем составе хлор. Катализатор готовят взаимодействием соединений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629363
Дата охранного документа: 29.08.2017
04.04.2018
№218.016.30ee

Способ подготовки попутных нефтяных газов селективной паровой конверсией

Изобретение относится к способам подготовки углеводородных газов паровой конверсией и может быть применено, например, для подготовки попутного нефтяного газа к использованию или трубопроводному транспорту в нефтяной и газовой промышленности. Способ подготовки попутных нефтяных газов селективной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644890
Дата охранного документа: 14.02.2018
18.05.2018
№218.016.51a1

Способ приготовления катализатора

Изобретение относится к области приготовления катализаторов, которые могут быть использованы в процессах окислительной конверсии углеводородов и селективного окисления кислородсодержащих органических соединений, гидрирования оксидов углерода и ненасыщенных углерод-углеродных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653360
Дата охранного документа: 08.05.2018
05.09.2018
№218.016.8305

Способ приготовления катализатора для конверсии углеводородных топлив в синтез-газ и процесс конверсии с применением этого катализатора

Изобретение относится к катализаторам, способам их приготовления и применения в процессах конверсии различных видов углеводородных топлив, таких как природный газ, дизельное топливо, сжиженный углеводородный газ (СУГ), в синтез-газ. Описан способ приготовления катализатора конверсии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665711
Дата охранного документа: 04.09.2018
01.03.2019
№219.016.ca01

Способ приготовления нанесенных полиметаллических катализаторов (варианты)

Изобретение относится к способам получения катализаторов окисления на любых твердых носителях нанесением на них твердых растворов металлов. Катализаторы могут быть использованы в различных областях катализа, например, для проведения фотокаталитических, электрокаталитических, каталитических и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002294240
Дата охранного документа: 27.02.2007
20.03.2019
№219.016.e721

Катализатор, способ его приготовления и активации и способ фторирования галогенированных углеводородов

Изобретение относится к области химической промышленности, к катализаторам, которые могут использоваться в реакциях газофазного фторирования галогенированных углеводородов. Описан катализатор фторирования галогенированных углеводородов газообразным фтористым водородом, включающий оксид хрома...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002322291
Дата охранного документа: 20.04.2008
+ добавить свой РИД