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 RU2286210

Bifunktionelle Katalysatoren und Verfahren für die in Wasserstoff-Gasgemisch aus Dimethylether angereichert Erzeugen

Bifunktionelle Katalysatoren und Verfahren für die in Wasserstoff-Gasgemisch aus Dimethylether angereichert Erzeugen

Name des Erfinders: Sukhbaatar (RU); Galina Volkova G. (RU); Belyaev Vladimir Dmitrievich (RU); Plyasova Ludmila (RU); Vladimir Sobjanin
Der Name des Patentinhabers: Institut für Katalyse. GK Boreskov Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften
Korrespondenzanschrift: 630090, Novosibirsk, Acad .. Lavrent'ev, 5, Institute of Catalysis. GK Boreskov, Abteilung Patent, ETC. Yudina
Startdatum des Patents: 2005.10.17

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Dampf der Reaktion von Dimethylether (DME) Reformierung in Wasserstoff-Gasgemisch angereicherte zu erhalten, die in Wasserstoffenergie verwendet werden kann, insbesondere als Brennstoff der Brennstoffzelle für verschiedene Zwecke zu versorgen. Beschreibt einen bifunktionalen Katalysator zur Dampfumwandlung von Dimethylether enthaltenden Säurestellen zur Hydratisierung von DME zu Methanol und Kupfer enthaltenden Zentren für die Dampfreformierung von Methanol, das ein Kupfer-Ceroxid-auf-Aluminiumoxid unterstützt. Und offenbart ein Verfahren für durch Umsetzung von Dimethylether und Wasserdampf bei einer Temperatur von 200-400 ° C, einem Druck von 1-100 atm wasserstoffreiches Gasgemisch produziert und einem Molverhältnis H 2 O / DME gleich 2.10, in Gegenwart des oben beschriebenen Katalysators. Das technische Ergebnis - eine hohe Produktivität von Wasserstoff, ein wasserstoffhaltiges Gas mit niedrigem Kohlenmonoxid in einem Verhältnis von Dampf / DME gleich stöchiometrische (H 2 O / DME = 3) zu erhalten, die wichtige technologische Bedeutung hat.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein katalytisches Verfahren zur Dampf Dimethylether Reaktionen (DME) Reformierung in Wasserstoff - Gasgemisch angereichert zu erhalten , die in Wasserstoffenergie verwendet werden kann, insbesondere als Brennstoff der Brennstoffzelle für verschiedene Zwecke zu versorgen, Brennstoffzellen einschließlich auf den beweglichen Mitteln befestigt.

Derzeit werden Brennstoffzellen als eine andere, umweltfreundliche Quelle elektrischer Energie betrachtet. Wasserstoff oder wasserstoffangereicherte Gasgemisch in der Hauptkraftstoffzufuhr für Brennstoffzellen, und kann durch Dampf erhalten werden Reformieren von Erdgas, Benzin, Methanol und Dimethylether. Trotz der Infrastruktur und einem relativ niedrigen Preis von Erdgas und Benzin, werden sie bei hoher Temperatur umgewandelt (über 600 ° C für Erdgas und bis zu 800 ° C Benzin), und der resultierende wasserstoffhaltige Gas eine große Menge an Kohlenmonoxid enthält. Dimethylether sowie Methanol, leicht und selektiv mit Wasserstoffgas bei einer relativ niedrigen Temperatur (150-300 ° C) umgewandelt werden. So DME inert und nicht toxisch Korrosion mit Methanol verglichen.

Es ist bekannt, dass Dimethylether, sowie Methanol kann durch direkte Synthese aus Synthesegas (FSRamos, AMDuarte de Farias, LEPBorges, JLMonteiro, MAFraga, EFSousa-Aguiar, LGAppel hergestellt werden, die Rolle der Dehydratationskatalysators sauren Eigenschaften auf in einem Schritt DME - Synthese über physikalische Mischungen, Catalysis Today 101 (2005) 39-44, TN Fleisch, A. Basu, MJ Gradassi, JG Masin, Dimethylether: Brennstoff für den 21. Jahrhundert Studies Oberflächenwissenschaften und Katalyse, vol. 107. (1.997) p.117-125) und direkte Synthese von Dimethylether günstiger sein kann als die Methanolsynthese (T.Shikada, Y.Ohno, T.Ogawa, M.Ono, M.Mizuguchi, K.Tomura, K.Fujimoto, Direktsynthese von Dimethylether aus Synthesegas, Studien Surface Science and Catalysis, Bd. 119 (1 998) p.515-520).

Vor diesem Hintergrund und der Tatsache, dass die physikalisch-chemischen Eigenschaften von DME sind ähnlich den Eigenschaften von Flüssiggas (I.Dybjaer, JBHansen, die Großproduktion von Alternative Synthese Kraftstoff aus Erdgas, Studien Oberflächenwissenschaften und Katalyse, vol.107 (1997) p. 99-118), der Prozess der Dampfreformierung DME Wasserstoff zu erzeugen, eine Brennstoffzelle mit Strom zu versorgen ist eine ernsthafte Alternative zu dem Verfahren der Dampfreformierung von Methanol.

Es ist bekannt, daß die Dampfreformierungsreaktion kann für die Hydratisierung von DME zu Methanol (1) DME sequentiell durch zweistufiges Schema verfahren und bildete den Dampf von Methanol in dem wasserstoffhaltigen Gas Reforming (2):

CH 3 OCH 3 + H 2 O = 2 CH 3 OH (1)

CH 3 OH + H 2 O = CO 2 + 3H 2 (2)

Die Gesamtreaktion:

CH 3 OCH 3 + 3H 3 O = 2CO 2 + 6 H 2 (3)

mechanisches Gemisch aus Katalysator Hydratation Dampf von DME und Methanol Kupfer enthaltenden Katalysators und eines bifunktionellen Katalysatorstellen auf der Oberfläche von Methanol zu hydratisieren und Kupfer enthaltenden DME-Zentren für Dampf enthaltende Säure Reformierungsreformierungs: zwei Arten von Katalysatoren werden zur Durchführung der Dampfreformierung von DME bekannt.

Bekannte Systeme, die Katalysator mechanische Mischung von DME Hydratation und einem kupferhaltigen Katalysator Dampfreformierung von Methanol. Das Papier (US-Patent. 2.165.790 RF, B 01 J 23/85, 27.4.2001) eine mechanische Mischung mit angewendet Heteropolysäuren und Kupfer enthaltenden Katalysatoren für die Methanolsynthese. Das Papier (T. Matsumoto, T. Nishiguchi, Kanai H., Utani K, Matsumura Y., Imamura S., Dampfreformierung von Dimethylether über H-Mordenit-Cu / CeO 2 Katalysatoren, Applied Catalysis A: Allgemeines 276 ( 2004) 267-273) eine mechanische Mischung aus Kupfer-Cer-Katalysators und Mordenit verwendet wird. Der Nachteil der Verwendung eines Katalysators, umfassend eine mechanische Mischung, ist es auf dem Bündel von DME Hydratisierung Katalysator und Dampf von Methanol unter dem Einfluß der Schwingungsreformierungs und folglich ein Abfall der Katalysatoraktivität.

In der Nähe von den beanspruchten Katalysatoren sind bifunktionelle Katalysatoren, die auf der Oberfläche der beiden Arten von Zentren enthalten: die Säurestellen und die DME Hydratisierung Kupfer enthaltenden Zentren für die Dampfreformierung von Methanol.

Als bifunktionelle Katalysatoren sind Cu / Al 2 O 3 bekannt, Cu-Zn / Al 2 O 3, Cu-Pd / Al 2 O 3, Cu-Ru / Al 2 O 3, Cu-Pt / Al 2 O 3, Cu- Rh / Al 2 O 3, Cu-Au / Al 2 O 3, Cu / Ga 8 Al 2 O 15 (T.Mathew, Y.Yamada, A.Ueda, H.Shioyama, T.Kobayashi , Appl. Catal. A : Gen. 286 (2005) 11, Takeishi K. "Suzuki H., Dampf Reformierung von Dimethylether, Applied Catalysis A: Allgemein 260 (2004) 111; JP 2002263504 A2, 17.09.2002); Cu-Zn / Al 2 O 3 (JP 2003038957 A2, 12.02.2003). die Reaktion wird bei einer Temperatur von 350 ° C, 1 atm. Nachteilig ist die geringe Kapazität für Wasserstoff , der nicht 65 g mmol -1 h -1 nicht übersteigt.

Die Erfindung löst das Problem der Entwicklung eines Katalysators hohe katalytische Aktivität, Selektivität und Stabilität Reformieren von Dimethylether zu Dampf (DME), und eine hohe Entwicklung des Prozesses Dimethylether gasförmiges Gemisch zur Herstellung von in Wasserstoff angereichertes unter Verwendung dieses Katalysators.

Das Problem gelöst, indem durch Umsetzung von Dimethylether und Wasserdampf neues Katalysatorsystem für die Herstellung von wasserstoffreichen Gasgemisches zu entwickeln, die ein bifunktioneller Katalysator ist, enthaltend Säurestellen zur Hydratisierung von DME und Kupfer enthaltenden Zentren für die Dampfreformierung von Methanol.

Es stellt einen Katalysator für die durch Umsetzung von Dimethylether und Wasserdampf wasserstoffreiches Gasgemisch produziert, das ein bifunktioneller Katalysator ist Zentren Methanol aus Kupfer-Ceroxid gestützt auf Aluminiumoxid enthaltenden oberflächen Hydratisierung von Dimethylether und Dampfreformierung.

Der Katalysator umfaßt ein kupfer Ceroxid in einer Menge von 1-20 Gew%, der Rest -. Alumina.

Das Gewichtsverhältnis von Cu: Ce in dem Kupfer-Ceroxid beträgt 1: 1-4: 1 beträgt.

Das Problem wird durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von wasserstoffreichen Gasgemisch durch Umsetzung von Dimethylether und Wasserdampf in Gegenwart eines bifunktionellen Katalysators, der einen Kupfer-Ceroxid gestützt auf Aluminiumoxid gelöst.

Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 200-400 ° C durchgeführt, vorzugsweise 300-370 ° C, einem Druck von 1-100 atm, vorzugsweise 1 atm und das molare Verhältnis von Wasser / Dimethylether, N 2 O / DME gleich 2,10, vorzugsweise 3.

Das Kennzeichen eines bifunktionellen vorgeschlagenen katalytischen Systems besteht darin, dass als aktive Komponente, Dampfreformierung von Methanol auf einem Träger Kupfer-Cer-System - Aluminiumoxid. Auch als Träger von Aluminiumoxid verwendet wird, ist ein Katalysator für die Hydratisierung von DME.

Das Kennzeichen des Verfahrens zur Herstellung durch Umsetzung von Dimethylether und Wasserdampf wasserstoffreiches Gasgemisch herzustellen, ist die Verwendung der oben beschriebenen bifunktionellen Katalysators.

Bifunktionelle Katalysatoren werden durch Anwendung des Verfahrens zur Verarbeitung eines Kupferoxids Aluminiumnitrat und Cer-Salzlösung, aufgenommen in dem gewünschten Verhältnis, gefolgt von Trocknen und Calcinieren in Luft bei 400-450 ° C hergestellt

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, die die Zusammensetzung der Katalysatoren und die Ergebnisse der Tests in der Dampfreformierung von Dimethylether Reaktionen beschreiben.

Beispiel 1.

DME = 3: 1, die Kontaktzeit von 10.000 h -1 bis 350 ° C und 1 atm Dampfreformierung von Dimethylether in einer Strömungstyp Einbau in einen Quarzreaktor mit einem Innendurchmesser von 8 mm um 0,4 g Katalysatorbeschickung mit einem Verhältnis H 2 O durchgeführt. Die Zusammensetzung des oxidischen Katalysators in Form von Metallen, wt%. Cu - 4, Cer - 4, der Rest - Aluminium. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 6 gezeigt ist.

Beispiel 1a. Analog Beispiel 1, aber die Reaktion wird bei einer Temperatur von 300 ° C durchgeführt, da die Ergebnisse in Tabelle 1.

Beispiel 1b. Analog Beispiel 1, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 370 ° C durchgeführt, da die Ergebnisse in Tabelle 1.

Beispiel 2.

Analog zu Beispiel 1, wobei jedoch der Kupfergehalt von 8 Gew.%, Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 6 gezeigt.

Beispiel 2a. Analog Beispiel 2, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 300 ° C durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 2b. Analog Beispiel 2, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 370 ° C durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 3.

Analog Beispiel 1, wobei jedoch der Kupfergehalt 12 Gew.%, Die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 6 gezeigt ist.

Beispiel 3a. Analog Beispiel 3, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 300 ° C durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 3 gezeigt.

Beispiel 3b. Analog Beispiel 3, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 370 ° C durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 3 gezeigt.

Beispiel 4.

Analog Beispiel 2, wobei jedoch der Gehalt an Cer 2 Gew.%, Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 6 gezeigt ist.

Beispiel 4a. Analog Beispiel 4, aber die Reaktion bei einer Temperatur von 300 ° C durchgeführt wird, gezeigt, die Ergebnisse in Tabelle 4.

Beispiel 4b. Analog Beispiel 4, aber die Reaktion bei einer Temperatur von 370 ° C durchgeführt wird, gezeigt, die Ergebnisse in Tabelle 4.

Beispiel 5.

Analog Beispiel 1, wobei jedoch der Kupfergehalt 6%, 6% Cer. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 gezeigt.

Beispiel 5a. Analog Beispiel 5, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 300 ° C durchgeführt wird, gezeigt, die Ergebnisse in Tabelle 5.

Beispiel 5b. Analog Beispiel 5, jedoch wird die Reaktion bei einer Temperatur von 370 ° C durchgeführt wird, gezeigt, die Ergebnisse in Tabelle 5.

Diese Beispiele zeigen eine höhere Aktivität, Selektivität und Stabilität der vorgeschlagenen Katalysatoren für die Dampfreformierung von Dimethylether in dem Gasgemisch reich an Wasserstoff ist.

Unter Verwendung der vorgeschlagenen Katalysatoren können die Leistung von Wasserstoff bei 8-10 mal verbessern , im Vergleich mit der bekannten wasserstoffhaltigen Gas und erhalten einen Nieder Kohlenmonoxid bei einem Verhältnis von Dampf / DME gleich stöchiometrische (H 2 O / DME = 3), die wichtige technologische Bedeutung hat .

FORDERUNGEN

1. Der bifunktionelle Katalysator durch Umsetzung von Dimethylether und Wasserdampf in Wasserstoff-Gasgemisch angereicherte Herstellung auf ihrer Oberfläche Zentren der Hydratisierung von Dimethylether und Dampf enthält Reformierung von Methanol, umfassend in seiner Zusammensetzung Kupferoxid auf Aluminiumoxid als Träger, wobei der Katalysator Kupfer umfaßt -tserievy Oxid auf einem Aluminiumoxidträger.

2. Katalysator nach Anspruch 1, worin der Gehalt des Kupfer-Ceroxid 1-20 Gew.%, Wobei der Rest Aluminiumoxid.

3. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Kupfer und Cer in dem Ceroxid von 1: 1-4: 1 beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung von wasserstoffreichen Gasgemisch durch Dimethylether und Wasserdampf in Gegenwart eines bifunktionellen Katalysators Zentren auf der Oberfläche der Hydratisierung von DME und Dampfreformierung von Methanol, und eine Zusammensetzung, die Kupferoxid gestützt auf Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator enthält, unter Verwendung von Kupfer-Ceroxid-auf-Aluminiumoxid unterstützt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Reaktion bei einer Temperatur von 200-400 ° C durchgeführt wird, vorzugsweise 300-370 ° C, einem Druck von 1-100 atm, vorzugsweise 1 atm und das molare Verhältnis von Wasser / Dimethylether, gleich 2- 10, vorzugsweise 3.

Druckversion
Erscheinungsdatum 01.03.2007gg