Кинетика мягкого парового риформинга пропана в избытке метана на Ni-содержащем катализаторе

Проведены систематические исследования закономерностей протекания реакции низкотемпературной паровой конверсии или мягкого парового риформинга (МПР) пропана в избытке метана на Ni-содержащем катализаторе. Показано, что МПР метан-пропановой смеси протекает по двустадийной схеме, включающей необратимую реакцию паровой конверсии пропана в диоксид углерода и водород и обратимую реакцию метанирования диоксида углерода. При температуре выше ≈250 °С реакция метанирования диоксида углерода является квазиравновесной. Скорость превращения пропана при МПР метан-пропановой смеси имеет первый порядок по пропану и энергию активации ≈120 кДж/моль и практически не зависит от концентраций метана, диоксида углерода, водорода и паров воды. Показано, что эта весьма простая макрокинетическая схема позволяет корректно описывать экспериментальные данные и прогнозировать температуру и скорость потока смеси, при которых достигается полная конверсия пропана.

1. Кирюшин П.А., Книжников А.Ю., Кочи К.В., Пузанова Т.А., Уваров С.А. Попутный нефтяной газ в России: «Сжигать нельзя, перерабатывать». Аналитический доклад об экономических и экологических издержках сжигания попутного нефтяного газа в России // WWF Доклад 2013. Экономический факультет МГУ.

2. Zyryanova М.М., Snytnikov P.V., Amosov Yu.I., Belyaev V.D., Kireenkov V.V., Kuzin N.A., Vernikovskaya M.V., Kirillov V.A., Sobyanin V.A. // Fuel. 2013. Vol. 108. P. 282—291.

3. Rostrup-Nielsen J. Catalytic Steam Reforming // Catalysis, Science and Technology / Ed. Anderson, J.R., Boudart, M. — Berlin: Springer. 1984. V. 2. P 1-119.

4. Rostrup-Nielsen J.R., Sehested J., Nørskov. J.K. // Advances in Catalysis. 2002. V. 47. P. 65—139.

5. Rostrup-Nielsen J.R. // Catalysis Today. 1993. Vol. 18. P. 305–324.

6. Avetisov A.K., Rostrup-Nielsen J.R., Kuchaev V.L., Bak Hansen J.-H., Zyskin A.G., Shapatina E.N. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2010. Vol. 315. P. 155—162.

7. Zyryanova M.M., Snytnikov P.V., Shigarov A.B., Belyaev V.D., Kirillov V.A., Sobyanin V.A. // Fuel. 2014. Vol. 135. P. 76—82.

8. Мешенко Н.Т., Веселов В.В., Шуб Ф.С., Темкин М.И. // Кинетика и катализ. 1977. Т. 18 (4). С. 962—967.

9. Мешенко Н.Т., Веселов В.В. // Химическая технология. 1977. Т. 5. С. 41—45.

10. Рождественский В.П., Ерофеева В.И. О соотношении между реакциями окисления пропана водяным паром и его гидрогенолиза в процессе каталитической конверсии // Каталитическая конверсия углеводородов. Вып. 2 / ред. Веселов В.В. Киев: Наукова думка, 1975. С. 97—101.

11. Praharso, Adesina A.A., Trimm D.L., Cant N.W. // Chemical Engineering Journal. 2004. Vol. 99. P. 131—136.

12. Голосман Е.З., Ефремов В.Н. // Катализ в промышленности. 2012. Т. 5. С. 36—55 .

13. Ерофеева В.И., Рождественский В.П. Кинетика паровой конверсии пропана и пропан-водородных смесей // Каталитическая конверсия углеводородов. Вып.1 / ред. Веселов В.В. Киев: Наукова думка, 1974. С. 23—29.