Teil Heim
Produktion, Amateur
Funkamateur
Modellflugzeuge, Raketen-
Nützlich, unterhaltsam 		Stealth - Master
Elektronik
Physik
der Technik
Erfindung 		Raum Geheimnis
Erde Mysteries
Secrets of the Ocean
List
Kartenausschnitt
Anfang
Forum
Verwendung des Materials ist für die Referenz (für Websites - Hyperlinks) zulässig
Erfindung
Russische Föderation Patent RU2284962

VERFAHREN zur Erzeugung von Wasserstoff und kohlefaser

Name des Erfinders: Oruzheynikov Alexander (RU); Semjonow Olga (RU); Likholobov Vladimir (RU); Anshits Alexander G. (RU); Borbat Vladimir Fedorovich (RU)
Der Name des Patentinhabers: Institut der Sibirischen Abteilung der Kohlenwasserstoffverarbeitung, Russische Akademie der Wissenschaften (RAN - IPPU) (RU)
Korrespondenzanschrift: 644018, Omsk, ul. 5. Cord, 29, IPPU SB RAS, das Patentamt
Startdatum des Patents: 2004.12.20

Die Erfindung betrifft katalytische Verfahren für die Wasserstoff und Kohlenstoff, der aus Kohlenwasserstoffgasen erzeugt wird. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenstofffaser umfasst Zersetzen kohlenwasserstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur und Druck von 1-40 atm auf dem Katalysator, der verwendet wird als Wärme ferromagnetischem rekonstituierte Produkt isoliert durch magnetische Trennung von Asche aus der Kohleverbrennung in thermischen Kraftwerken stabilisiert. Dieses Produkt ist ein Spinell-Typ-Struktur, die aus bei 18-90% Eisenoxid, und der Rest - Aluminiumoxide, Magnesium, Titan und Silizium. Vor der Verwendung von zuvor unterzogen es zu hydrodynamischen und Partikelgrößenklassifizierung. Wirkung der Erfindung: Empfangen Kostenreduzierung Zielprodukte durch im Wesentlichen die Kosten reduzieren und die Möglichkeit des Katalysators wiederverwendbar nach der Regeneration, die nicht die Eigenschaften des ursprünglichen Produkts nicht verschlechtert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft katalytische Verfahren für die Wasserstoff und Kohlenstoff , der aus Kohlenwasserstoffgasen erzeugt wird . Wasserstoff nach seiner Isolierung aus einer Mischung von Gasen kann als ein Reduktionsmittel in verschiedenen chemischen Industriezweigen, Stahl und anderen Industrien, sondern auch als Reagenz für Brennstoffzellenfahrzeuge und unabhängige Quellen elektrischer Energie verwendet werden. Das sich ergebende Kohlenstoffmaterial aufgrund seiner ferromagnetischen Eigenschaften kann zum Erhalten Graphitpigmente, Füllstoffe, Gummimaterialien, Kunststoffen und ferromagnetische Materialien als verstärkender Füllstoff verwendet werden. Weiterhin kann aus der Pyrolyse von Kohlen resultierenden weithin in der Bauindustrie als ein Additiv verwendet werden , um Zusammensetzungen zu Asphalt, Beton, Keramik und auch als Zusätze in anorganischen Böden Rückgewinnung.

Eine große Anzahl von Verfahren zur Wasserstoff und Kohlenstoff , der durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffgas unter Verwendung verschiedener Arten von Katalysatoren produzieren:

1. Die Zersetzung von Methan in Gegenwart von SiO 2 bei einer Temperatur von 630 ° C auf Nickelverbindungen abgelagert

2. Die Zersetzung von Methan in Gegenwart von Katalysatoren mit einem unterschiedlichen Gehalt an Eisen auf Aluminium oder Siliciumoxiden unterstützt (Fe / Al 2 O 3 oder Fe / SiO 2), Co - und Zusatzstoffe bei Temperaturen von 600 bis 675 ° C. (LBAvdeeva et al Eisen enthaltende Katalysator von Methan Zersetzung :. Ansammlung von fädigen Kohlenstoff Appl Catal A: .... Allgemeine 2002. 228 r.53-63.)

3. Die Zersetzung von Methan auf der Oberfläche des Fe / SiO 2 -Katalysator mit unterschiedlichen Gehalten an SiO 2 bei Temperaturen von 650-800 ° C. (MAErmakova et. Al. Die Zersetzung von Methan über Eisenkatalysatoren im Bereich von moderaten Temperaturen. J. Catal. 2001 201 №2, 183-197.)

Die Nachteile dieser Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff und Wasserstoff sind die hohen Kosten der Katalysatoren und ihre Unfähigkeit zur Wiederverwertung durch Zerstörung des Katalysators zu regenerieren, wenn versucht wird.

In der Nähe von der beanspruchten Erfindung ist ein Verfahren zum Kohlenstoff und Wasserstoff produziert, einschließlich der Methanzersetzung bei einer Temperatur von 651 bis 800 ° C über einem Katalysator, der eine Mischung aus Oxiden von Nickel, Kupfer, Eisen und Aluminiumhydroxid, Wasserstoff auf 651 bis 800 ° C durch Erhitzen wiedergewonnen, das folgende Komponentenverhältnis in dem Katalysator, wt%.:

(RF Patent №2116829 auf Zellen. In 01 J 23/755, 23/72, 23/745, publ. Im Bulletin. №22, 1998).

Der offensichtliche Nachteil dieses Verfahrens aus Kohlenstoff und Wasserstoff produziert, wird als Katalysator in den hohen Kosten aufgrund eines hohen Gehalts an teuren Nickel. Darüber hinaus erfordert die Verwendung der katalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff Prozesse zur Herstellung Regenerierung des Katalysators im Hinblick auf seine Wiederverwendung. in der Herstellung alle Wasserstoff und Kohlenstoff Katalysatoren zuvor zeigten eine geringe chemische und mechanische Stabilität bei der Regeneration von Kohlenvergasung. Fast alle der bekannten Katalysatoren für dieses Verfahren ist irreversibel inaktiviert oder gehalten werden nicht mehr als 3-4 Zyklen von Regeneration. Der Grund für diese Tatsache sind die Eigenschaften und die Eigenschaften der Metallkatalysatorpartikel und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Bei der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen Stoffübergang von Kohlenstoffatomen auf Grund ihrer Diffusion durch die Masse aus Metallpartikeln von der Stelle der Kristallisationszentren. Dieser Prozess führt zu einer Störung der Integrität der durch Tränkung oder gemeinsame Fällung Verfahren hergestellten Katalysatoren.

Die vorliegende Erfindung ist es, die Kosten für die Herstellung der gewünschten Produkte aufgrund erheblicher Preissenkung des Katalysators und die Möglichkeit der Wiederverwendung nach der Regeneration zu reduzieren, was die Eigenschaften des ursprünglichen Produkts nicht verschlechtert.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenstofffaser umfasst Zersetzen kohlenwasserstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur und Druck von 1-40 atm auf dem Katalysator. Die reduzierte Verwendung ferromagnetische Wärme stabilisiertes Produkt wird durch magnetische Abtrennung der Asche aus Kohle in thermischen Kraftwerken, isoliert, die eine Spinell-Struktur ist, die aus bei 18-90% Eisenoxid, und der Rest als Katalysator - Aluminiumoxid, Magnesium, Titan und Silizium. Dieses Produkt kann zuvor einer hydrodynamischen und granulometrische Klassifikation unterzogen werden.

Kennzeichen der vorliegenden Erfindung führt den Prozess der Zersetzung von Kohlenwasserstoffen bei einem Druck von 1-40 atm und durch magnetische Trennung von Kohlenasche aus thermischen Kraftwerken, isoliert Verwendung als Katalysator ferromagnetischem thermostabilized Produkt reduziert. Dieses Produkt ist ein Spinell-Typ-Struktur, die aus für 18-90% der Eisenoxide und Aluminiumoxide, Magnesium, Titan und Silizium, sowie ein Verfahren bei erhöhter Temperatur und einem Druck von 1-40 atm durchführt.

Ein weiteres Merkmal ist eine vorläufige hydrodynamischen und Grading Klassifizierung ferromagnetischen thermisch stabilisierte Produkt.

Somit wird die vorgeschlagene Reihe von wesentlichen Merkmale auf Kosten der Katalysator, um die Kosten für die gewünschten Produkte zu reduzieren billiger und haben ihre Wiederverwendung nach der Regeneration, die nicht die Eigenschaften des ursprünglichen Produkts nicht verschlechtert.

Es sollte beachtet werden, dass alle in den Prozess der Zersetzung von Kohlenwasserstoffen zu Wasserstoff und Kohlenstoff sind synthetische Katalysatoren verwendet werden. Sie werden hergestellt, entweder durch Mitfällung der verschiedenen Komponenten, entweder durch die aktiven Komponenten von Salzen Imprägnieren (Fe, Cu, Ni, etc.) des Katalysatorträgers - Siliciumdioxid-Aluminiumoxid. Die vorgeschlagene Anwendung Material wird durch Hochtemperatur thermochemische Umwandlung des Mineral festen fossilen Brennstoffen bei der Verbrennung in Wärmekraftwerken gebildet. Die erhaltenen Teilchen können in verschiedenen industriellen Bereichen isoliert und verwendet werden. Eine Vielzahl dieser Partikel ferromagnetische Eigenschaften aufweisen, sind die Mikrokügelchen , Glaskeramik auf Basis von Fe - Spinelle basierend auf SiO 2 und / oder Al 2 O 3. Wärmebehandlung solcher Systeme durch die Verbrennung von Kohle (1200-1600 ° C) fördert die dauerhafte Fixierung von Wirkstoffen in einer Trägermatrix und insbesondere die Stabilität des Katalysators bei der "Wasserstoffsynthese - regeneration". Technologieauswahl von magnetischen Mikrokügelchen auf Basis einer Kombination von magnetischen Trennverfahren, hydrodynamischen und Partikelgrößenklassifizierung der dispergierten Energie Übel. Das Ergebnis ist eine wärmestabilisierte ferromagnetische Struktur des Spinell-Typs, umfassend zumin 18-90% Eisenoxid und Aluminiumoxid, Magnesium, Titan und Silizium.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Die folgenden Beispiele veranschaulichen

Beispiel 1 (Prototyp)
Ein Katalysator , bestehend aus 72 Gew.% NiO, 11 Gew.% CuO, 11 Gew.% Al (OH) 3 und 6 Gew.% Fe 2 O 3 erhalten 30 Minuten mechanochemische Aktivierung in einer Planetenfliehkraftmühle, in einer Menge von 0, 0033 g wurde in einem Durchflussreaktor mit Gewichten Mc Ben erhitzt 30-35 Minuten in einem Wasserstoffstrom von 20 l / h auf eine Temperatur von 651 ° C belastet Dann Wasserstoff durch Methan ersetzt, und die Reaktion wurde bei 651 ° Zersetzungs C für 4 Stunden und die Methan-Durchflussrate von 3 l / h. Gewichtszunahme aufgrund von Kohlenstoff Katalysators betrug 5433 Gew.%, Bezogen auf das Gewicht des reduzierten Katalysators. Regeneration des Katalysators durch Kohlevergasung bei 800 ° C führt zu seiner Zerstörung und die weitere Verwendung unmöglich.

Beispiel 2 (Prototyp)
Ein Katalysator , bestehend aus 72 Gew.% NiO, 11,5 Gew.% CuO, 11,5 Gew.% Al (OH) 3 und 4 Gew.% Fe 2 O 3 erhalten 30 Minuten mechanochemische Aktivierung in einer Planeten Zentrifugalmühle in einer Menge von 0,0034 g in einem Strömungsreaktor mit Gewichten Mc Ben erhitzt 30-35 Minuten in einem Wasserstoffstrom von 20 l / h auf 800 ° C-Temperatur beschickt. dann ersetzt durch Reaktion von Wasserstoff und Methanzersetzung wird 3 Stunden bei 800 ° C durchgeführt, und die Methan-Durchflussrate von 3 l / h. Gewichtszunahme aufgrund von Kohlenstoff Katalysators betrug 423 Gew.%, Bezogen auf das Gewicht des reduzierten Katalysators. Der regenerierte Katalysator nicht möglich war.

Beispiel 3 (gemäß der Erfindung)
Die Asche aus der Verbrennung von Kohle wird in einem Magnetfeld zu einer Trennung unterzogen. Die sich ergebende ferromagnetische thermisch stabilisiertes Produkt, das 18,3 Gew.% Fe 2 O 3, 26,0 Gew.% Al 2 O 3, 53,0 Gew.% SiO 2, 1,6 Gew.% MgO 1,6 und 1 1 Gew.% TiO 2 in einem Planetenfliehkraftmühle mechanochemische Aktivierung unterzogen. Das resultierende Material wurde bei hohen Geschwindigkeiten vertikalen Wasserströmung von Wasser unterzogen. Aufgrund dieser Trennung erfolgt durch das spezifische Gewicht Materialteilchen. Die schwere Fraktion wird getrocknet und gewonnen auf dem Sieb Partikelgröße von 50 Mikrometer. Als nächstes wurde in einem Wirbelbett-Strömungsreaktor eingebracht diese Fraktion Produkt in einer Menge von 0,1 g und erhitzt auf 650 ° C. Bei einer Temperatur von 650 ° C und einem Druck von 1,0 atm ist ihre Wiederherstellung in einem Wasserstoffstrom durchgeführt. Dann wird Wasserstoff durch ein Kohlenwasserstoffgas (Erdgas) und die Reaktion der Zersetzung bei 650 ° C, 1,0 atm Druck 15 Stunden ersetzt. Gas wird mit einer Geschwindigkeit von 45 Litern pro 1,0 Gramm Katalysator zugeführt wird. Die Reaktionskatalysatorgewichtszunahme durch Kohlenstoffbildung ist 350 Gew.%, Bezogen auf sein Gewicht, die resultierende Konzentration von Wasserstoff 2 Vol.%. Der verwendete Katalysator mit Kohlefaser aufschieben es aus dem Verfahren und für den vorgesehenen Zweck entfernt. Weiterhin kann es Behandlung bei 800 ° C für 5 Stunden zu Kohlenstoff Vergasungs- und Katalysatorregenerierung erhitzt werden. Der regenerierte Katalysator wird erneut geladen, in einen Durchflussreaktor und Verfahren sind in dem oben beschriebenen Verfahren.

Beispiel 4
Wie im Beispiel 3 unterscheidet sich nur in dem Druck der Zersetzung von Erdgas 40 an. Katalysatorgewichtszunahme durch Kohlenstoffbildung betrug 680 Gew.%, Die durchschnittliche Konzentration des Wasserstoffs 4 Vol.%.

Beispiel 5
Wie in Beispiel 3 unterscheidet sich nur in der Katalysatorzusammensetzung von 69,8 Gew.% Fe 2 O 3, 8,2 Gew.% Al 2 O 3, 20,8 Gew.% SiO 2, 0,6 Gew.% MgO und 0,6 Gew.% TiO 2. Katalysatorgewichtszunahme durch Kohlenstoffbildung belief sich auf 650 Gew.%, Der mittlere Wasserstoffkonzentration von 3,8 Vol.%.

Beispiel 6
Wie in Beispiel 3, durch die Temperatur der Zersetzung des Erdgases von 800 ° C gekennzeichnet Katalysatorgewichtszunahme durch Kohlenstoffbildung belief sich auf 340 Gew.%, Die durchschnittliche Konzentration des Wasserstoffs 2 Vol.%.

Somit Analyse der oben genannten Beispiele zeigen, dass durch die vorgeschlagene Erfindung unter Verwendung reduziert die Kosten für die gewünschten Produkte produzieren signifikant die Kosten des Katalysators in Zusammenhang mit der Verwendung als Rohstoff für seine technologischen Abfälle Herstellung zu reduzieren. Die Möglichkeit der Wiederverwendung nach der Regeneration, die nicht die ursprünglichen Eigenschaften des Produkts nicht beeinträchtigt und verbessert die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die Ausbeute der gewünschten Produkte pro Zyklus um den Katalysator zu regenerieren, bleibt bei leicht erhöhter oder Prototyps.

FORDERUNGEN

1. Verfahren zur Gewinnung von faserigen Kohlenstoff und Wasserstoff durch Zersetzung bei erhöhter Temperatur des kohlenwasserstoffhaltigen Gas zu einem Katalysator, der Wasserstoff zurückgewonnen Oxide von Eisen und Aluminiumverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung bei einem Druck von 1-40 atm durchgeführt, und der Katalysator thermisch ferromagnetischen rekonstituierte Produkt stabilisiert isoliert durch magnetische Abtrennung der Asche aus der Verbrennung von Kohle in thermischen Kraftwerken und eine Struktur vom Spinell-Typ bei 18-90% aus Eisenoxid und Aluminiumoxid besteht, Magnesium und Silizium - der Rest.

2. Verfahren gem Wasserstoff und Kohlenstofffaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Wärme zu einem hydrodynamischen und granulometrische Klassifikation unterworfen Produkt stabilisiert zuvor wird.

Druckversion
Erscheinungsdatum 04.01.2007gg