WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«XV А А В, А А В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИЙ ГАЗ 222 « В АВ А А А » Д.В. Нефедова1,3, Е.В. Матус2, И.З. Исмагилов2 Научный руководитель: профессор, д.х.н., чл.-корр. РАН З.Р. Исмагилов1,2 ...»

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ КОНВЕРСИИ ШАХТНОГО МЕТАНА В

XV А А В, А А В

ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИЙ ГАЗ

222 « В АВ А А А »

Д.В. Нефедова1,3, Е.В. Матус2, И.З. Исмагилов2

Научный руководитель: профессор, д.х.н., чл.-корр. РАН З.Р. Исмагилов1,2 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, Россия, г. Кемерово, пр. Советский, 18, 650000 Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Россия, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 5, 630090 Новосибирский государственный технический университет, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, 630073 E-mail: nefedova.darya@gmail.com

DEVELOPING EFFECTIVE CATALYST FOR MINE METHANE CONVERSION TO

HYDROGEN-CONTAINING GAS

D.V. Nefedova1,3, E.V. Matus2, I.Z. Ismagilov2 Scientific Supervisor: Prof., Dr., member of corr. RAS Z.R. Ismagilov1,2 Federal Research Center for Coal and Coal Chemistry, SB RAS, Russia, Kemerovo, pr. Sovetskyi 18, 650000 Boreskov Institute of Catalysis SB RAS, Russia, Novosibirsk, pr. Lavrentieva, 5, 630090 Novosibirsk State Technical University, Russia, Novosibirsk, pr. K. Marksa, 30, 630073 E-mail: nefedova.darya@gmail.com Abstract. The Ni/Ce1-xLaxOy and Ni/Ce1-xLaxOy/Al2O3 catalysts (x = 0-1) were prepared for the mine methane conversion to hydrogen-containing gas. The influence of the support composition on the physicochemical characteristics of the catalysts and their activity in autothermal reforming of methane (ATR of CH4) was studied .

It was shown that the dispersion of the Ni active component was enhanced with growth of molar ratio of La in the support composition that leads to the increase in catalyst stability in ATR of CH4. The Ni/Ce1-xLaxOy/Al2O3 catalysts in comparison to the Ni/Ce1-xLaxOy provide higher H2 yield: at 850oC it is equal to 65-75% .

Введение. В последние годы наблюдается повышенный интерес к утилизации шахтного метана, который обусловлен развитием технологий добычи угля и сопутствующего газа. Метан, выделяющийся при разработке угольных месторождений, представляет собой сырьевуюбазу с предполагаемыми запасами в 83.7 трлн м3 [1]. На данный момент значительная часть шахтного метана выбрасывается в атмосферу, что приводит к усилению парникового эффекта. Перспективным решением данной проблемы является использование шахтного метана в качестве сырья для химической промышленности. Среди методов химической конверсии СН4 наиболее эффективным считается автотермический риформинг метана (АТР СН4), который позволяет получать водородсодержащий газ в широком диапазоне Н2/СО [2] .

В процессах риформинга метана используются катализаторы на основе оксидных носителей с переходными (Ni, Co, Сu) и благородными (Pd, Pt, Ru, Rh, Ir) металлами в качестве активного компонента [2-4]. Наиболее широко применяется Ni/Al2O3 катализатор, отличающийся высокой активностью и относительно низкой стоимостью. Однако в условиях реакции наблюдается его дезактивация вследствие спекания активного компонента и/или образования углеродистых отложений .

–  –  –

каталитические свойства наночастиц определяются особенностями взаимодействия нанесенного металла и оксидного носителя, рассматривается возможность регулирования данных параметров путем варьирования состава оксидного носителя [2] .

В настоящей работе с целью разработки эффективного катализатора для конверсии шахтного метана в водородсодержащий газ проведен сравнительный анализ физико-химических и функциональных свойств Ni/Ce1-xLaxOy и Ni/Ce1-xLaxOy/Al2O3 катализаторов на основе носителей различного состава .





Экспериментальная часть. Носители Ce1-xLaxOy (мольная доля La - x = 0-1; 1.5 y 2.0) получены методом сложноэфирных полимерных предшественников [3]. Носители Ce1-xLaxOy/Al2O3 синтезированы методом пропитки по влагоемкости Al2O3 раствором солей Ce(NO3)3·6H2O и La(NO3)3·6H2O. Ni-катализаторы приготовлены методом пропитки по влагоемкости носителя раствором нитрата никеля. Содержание Ni во всех образцах составляло 10 мас.%. Методами низкотемпературной адсорбции азота, рентгенофазового анализа (РФА) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) изучены текстурные и структурные характеристики образцов. Исследование активности катализаторов в реакции АТР СН4 проведено в проточном кварцевом реакторе (внутренний диаметр 14 мм) при атмосферном давлении, температуре 300-900 oC и скорости газового потока 200 млN/мин. Анализ реакционной смеси выполнен с помощью масс-спектрометрического анализатора QMS 300 (Stanford Research Systems, USA) .

Результаты. Согласно результатам низкотемпературной адсорбции азота, катализаторы являются мезопористыми материалами, наблюдается IV тип изотермы адсорбции с петлей гистерезиса типа H1 .

Удельная поверхность для Ni/Ce1-xLaxOy зависит от мольной доли La и увеличивается от 10 до 75 м2/г при уменьшении x от 1 до 0. В случае катализаторов Ni/Ce1-xLaxOy/Al2O3 удельная поверхность составляет 75 м2/г. В этом случае текстурные характеристики в меньшей степени зависят от состава носителя, поскольку основной вклад в значение удельной поверхности вносит Sуд. оксида алюминия. Методом РФА изучен фазовый состав Ni/Ce1-xLaxOy катализаторов, согласно которому наблюдается присутствие фазы твердого раствора на основе СеО2 и Ni-содержащей фазы, состав которой зависит от мольной доли La в составе носителя: при x = 0-0.8 формируется фаза NiO, а при x = 0.9-1 – фаза LaNiO3. В случае Ni/Ce1-xLaxOy/Al2O3 катализаторов наблюдается формирование трех фаз: низкотемпературной формы Al2O3, твердого раствора на основе CeO2 и оксида никеля NiO. Для обеих серий катализаторов средний размер частиц NiO уменьшается с увеличением мольной доли La: для Ni/Ce1-xLaxOy от 25 нм до высокодисперсного состояния (размер частиц менее 2 нм) при изменении x от 0 до 0.8; для Ni/Ce1xLaxOy/Al2O3 от 13.5 до 6 нм с увеличением x от 0 до 1 .

Исследовано влияние состава носителя на каталитическую активность Ni-катализаторов в реакции АТР СН4. Показано, что при 850оС в присутствии катализаторов Ni/Ce1-xLaxOy/Al2O3 выход Н2 составляет 65-75%, что выше выхода водорода 35-55%, наблюдаемого в присутствии Ni/Ce1-xLaxOy образцов (рис.1) .

Для Ni/Ce1-xLaxOy катализаторов наблюдается увеличение выхода водорода с уменьшением мольной доли лантана в составе носителя. Стабильность работы катализаторов улучшается с увеличением x от 0 до 0.5 .

–  –  –

Выводы. Исследовано влияние состава носителя (Ce1-xLaxOy, Ce1-xLaxOy/Al2O3, x = 0, 0.2, 0.5, 0.8,

1) на физико-химические свойства Ni-катализаторов и их активность в реакции АТР of СН4. Показано, что с увеличением мольной доли La увеличивается дисперсность активного компонента, что приводит к снижению активности, но увеличению стабильности работы катализаторов. Выявлен оптимальный состав катализатора конверсии шахтного метана в водородсодержащий газ: Ni/Ce0.5La0.5O1.75/Al2O3 обеспечивaeт при 850оС выход водорода ~75% при 100% конверсии метана .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сторонский Н.М., Хрюкин В.Т., Митронов Д.В., Швачко Е.В. Нетрадиционные ресурсы метана угленосных толщ // Журнал Российского химического общества имени Д.И. Менделеева. – 2008. – № 6. – С. 63–72 .

2. Исмагилов И.З., Матус Е.В., Кузнецов В.В., Керженцев М.А., Mota N., Navarro R.M., Fierro J.L.G., Koekkoek A.J.J., Gerritsen G., Abbenhuis H.C.I., Захаров Ю.А., Исмагилов З.Р. // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2016. – № 13-14. – С. 13-30 .

3. Ismagilov I.Z., Matus E.V., Kuznetsov V.V., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R., Mota N., Navarro R.M., Fierro J.L.G. Nanoscale control during synthesis of Me/La2O3, Me/CexGd1-xOy and Me/CexZr1-xOy (Me = Ni, Pt, Pd, Rh) catalysts for autothermal reforming of methane // Catalysis Today. – 2013. – Т. 210. – P. 10-18 .

4. Ismagilov I.Z., Matus E.V., Kuznetsov V.V., Mota N., Navarro R.M., Yashnik S.A., Prosvirin I.P., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R., Fierro J.L.G. Hydrogen production by autothermal reforming of methane: effect of promoters (Pt, Pd, Re, Mo, Sn) on the performance of Ni/La2O3 catalysts // Applied Catalysis A: General. –2014. –V. 481. – P. 104-115

5. Takeguchi T., Furukawa S.N., Inoue M., Eguchi K. Autothermal reforming of methane over Ni catalysts supported over CaO–CeO2–ZrO2 solid solution // Applied Catalysis A: General. – 2003. – Vol. 240. – P .

223–233.




Похожие работы:

«Масло моторное для двухтактных двигателей стр. 3 РПБ № 84035624.19.46359 Действителен до 16.05.2022 г. G-Wave S Synth по СТО 84035624-236-2017 из 16 1 Идентификация химической продукции и сведения о производителе и/или поставщике 1.1 Идентификация химической продукции...»

«ПРОКОПЬЕВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ НАГРУЗКИ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекомм...»

«Беспроводной импульсный адаптер INDIV-XPULSE ПАСПОРТ Соответствие продукции подтверждено в форме принятия декларации о соответствии, оформленной по Единой форме Содержание "Паспорта" соответствует техническому описанию производителя Ред. № 1 от 1...»

«ПРИЛОЖЕНИЕ 23 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К АВТОМОБИЛЯМ ДЛЯ ДРЭГ-РЕЙСИНГА Текст – изменённый текст Текст – удалённый текст 1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ. В соответствии с правилами и регламентом соревнований. 2. ДО...»

«10 ноября 2009 года N 260/200-уг УКАЗ ГУБЕРНАТОРА ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ О ПРЕДСТАВЛЕНИИ ГРАЖДАНАМИ, ПРЕТЕНДУЮЩИМИ НА ЗАМЕЩЕНИЕ ДОЛЖНОСТЕЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГРАЖДАНСКОЙ СЛУЖБЫ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ, И ГОСУДАРСТВЕННЫМИ ГРАЖДАНСКИМИ СЛУЖАЩИМИ ИРКУТСКОЙ ОБЛА...»

«Спектрометры рентгенофлуоресцентные Внесены в Государственный реестр модели EDX2800, EDX3000, EDX3000B, средств измерений EDX3000C, EDX3000D, EDX3600, Регистрационный № EDX3600B, EDX3600L, EDX6000, Взамен № EDX6000B, EDX600, EDX660, EDX Thick800, WDX200, EDX-Pocket...»

«Оглавление Регламент проведения заседаний. 2 Открытие конференции. Пленарное заседание. 4 Секция 1. Навигационные космические системы и технологии. 6 Секция 2 . Системы и технологии дистанционного зондирования Земли и спутникового мониторинга.. 9 Секция 3. Наземные комплексы упр...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.