В работе представлены результаты исследования сорбционно-каталитической паровой конверсии СО с использованием механической смеси гранул катализатора 5 мас.% Pt/Ce0,75Zr0,25O2 и сорбента 10 мол.% NaNO3/MgO. В модельных условиях показано, что исходный оксид магния почти не сорбирует СО2, в то время как его промотирование NaNO3 приводит к значительному росту сорбционной динамической емкости в диапазоне температур 300–350 °С с максимумом при 320 °С. Для модельной смеси (CO – 11,6; H2 – 61; H2O – 27,4 об.%) продемонстрированы высокая активность и селективность катализатора в паровой конверсии СО: концентрация СО на выходе из реактора не превышала 1 об.% в диапазоне температур 220–400 °С (минимум – 0,3 об.% при 240 °С), СН4 – при температурах ниже 320 °С (0,61 об.% в этой точке). Использование сорбента в смеси с катализатором в сорбционно-каталитической паровой конверсии СО при 320 °С привело к значительному снижению его сорбционной емкости, что, вероятно, связано с превращением всего NaNO3 в Na2CO3, который не полностью разлагался на стадии регенерации. Тем не менее это позволило вдвое снизить выходные концентрации СО и СН4 по сравнению с наблюдаемыми при этой температуре в эксперименте без сорбента: в частности, в середине первого цикла адсорбции они составляли 6,1·10–4 и 8,2·10–2 об.%, соответственно, в пересчете на сухой газ. Таким образом, продемонстрированы перспективность подхода к проведению сорбционно-каталитической паровой конверсии СО и необходимость дальнейших исследований по повышению емкости и стабильности представленного типа сорбентов.
The sorption-catalytic steam conversion of CO using a mechanical mixture of 5 wt.% Pt/Ce0.75Zr0.25O2 catalyst grains and 10 mol.% NaNO3/MgO sorbent was studied. It was shown under the model conditions that initially MgO adsorbs СО2 only slightly, whereas its promotion with NaNO3 leads to a considerable growth of the adsorption dynamic capacity in the temperature range of 300–350 °С with a maximum at 320 °С. High activity and selectivity of the catalyst in steam conversion of CO were demonstrated for a model mixture with the composition (vol.%) 11.6 CO, 61 H2 and 27.4 H2O: the concentration of СО at the reactor outlet did not exceed 1 vol.% in the temperature range of 220– 400 °С (the minimum value of 0.3 vol.% was observed at 240 °С), and СН4 – at temperatures below 320 °С (0.61 vol.% at this point). The use of the sorbent in a mixture with the catalyst in the sorption-catalytic steam conversion of CO at 320 °С led to a considerable decrease in its sorption capacity; this may be related to the conversion of all NaNO3 into Na2CO3, which decomposed incompletely during regeneration. Nevertheless, this made it possible to decrease twofold the outlet concentrations of СО and СН4 as compared to the values observed at the indicated temperature in the experiment without a sorbent: particularly, in the middle of the first adsorption cycle they were equal to 6.1·10–4 and 8.2·10–2 vol.%, respectively, on a dry gas basis. Thus, the indicated approach to the sorption-catalytic conversion of CO was shown to be promising; further studies are needed to increase the capacity and stability of the presented type of sorbents.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.