Бифункциональный катализатор парового риформинга метана, устойчивый к H2S: активность и структурная эволюция

В работе представлены результаты по изучению железоникелевого катализатора парового риформинга метана, полученного методом эпитаксиального формирования покрытия на поверхности сферических гранул промышленного γ-Al₂O₃. Показано, что катализатор проявляет устойчивость к присутствию сероводорода в парогазовой смеси. Степень превращения метана в процессе конверсии близка к равновесной при давлении 2,0 МПа, температуре 800 °С, Н₂О : СН₄ = 2 : 1, объемной скорости подачи сырья 6000 ч^–1 и концентрации H₂S 30 ppm. Методами РФА, просвечивающей электронной (ПЭМ) и мессбауэровской спектроскопии изучены эволюция структуры и фазовое состояние активных компонентов системы. Формирование на поверхности катализатора парамагнитных кластеров оксида железа, прочно связанных со структурой носителя, и частиц железоникелевого сплава FeNi₃ определяет полифункциональные свойства катализатора, обладающего высокой активностью как в паровом риформинге метана, так и в окислительном разложении сероводорода до элементной серы.

1. Zhang Q.H., Li Y., Xu B.Q. // Prepr. Pap.-Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 2004, 49 (1), pp. 138—139.

2. Horn R., Williams K.A., Degenstein N.J., Schmidt L.D. // J. Catal., 2006. 242 (1), pp. 92—102.

3. Ishihara A., Qian E.W., Nuryatin I., Finahari I., Sutrisna P., Kabe T. // Fuel, 2005, 84 (12—13), pp. 1462—1468.

4. Souza Mariana. M.V.M, Neto Octavio R.M., Schmal M. // J. Nat. Gas Chem., 2006, 15 (1), pp. 21—27.

5. Zeppieri M., Villa P.L., Verdone N., Scarsella M., Filippis P.D. // Appl. Catal. A: Gen., 2010, 387(1—2), pp. 147—154.

6. Oliveira E.L.G., Grande C.A., Rodrigues A.E. // The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2009, 87, pp. 945—956.

7. Preeti Gangadharan, Krishna C. Kanchi, Helen H. Lou // Chemical еngineering research and design, 2012, 90, pp. 1956—1968.

8. Tsodikov M.V., Kurdyumov S.S., Konstantinov G.I., Murzin V.Yu., Maksimov Yu.V., Korchak V.N. and Suzdalev I.P. // Nanotechnologies in Russia, 2012, Vol. 7, Nos. 9—10, pp. 463—470.

9. Qiujie Shi, Weiqing Chen, Ning Zhang // Journal of Rare Earths, Volume 29, Issue 9, September 2011, pp. 861—865.

10. Pino L., Vita A., Cipiti F., Laganà M., Recupero V. // Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 104, Is. 1—2, 27 April 2011, pp. 64—73.

11. Tsodikov M.V., Kurdyumov S.S., Murzin V.Yu., Maksimov Yu.V., Imshennik V.K., Novichikhin S.V., Maksimovskii E.A. and Kriventsov V.V. // Nanotechnologies in Russia, 2012, Vol. 7, Nos. 9—10, pp. 471—481.

12. Пахомов Н.А. Научные основы приготовления катализаторов: введение в теорию и практику. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. 262 с.

13. PDF-2 Data Base (Sets 1-47), 1997, JCPDS - International Centre for Diffraction Data.

14. Отчет по государственному контракту № 8411.1003702.16.240 от 2008 г. по теме «Разработка технологии получения нового поколения наноструктурированных катализаторов конверсии природного газа» (шифр «Конверсия»).

15. Грунвальд В.Р. Технология газовой серы. М.: Химия, 1992. 272 с.

16. Нефтепереработка и нефтехимия. Вып. XXXIII, Сборник науч. трудов, 2001. 136 с.

17. Амиров Я.С. // Технико-экономические аспекты промышленной экологии. Ч. 5. 1999. 423 с.

18. Jastrzębska I., Szczerba Ja, Stoch P., Błachowski A., Ruebenbauer K., Prorok R., Śnieżek E. // Crystal structure and Mössbauer study of FeAl2O4, NUKLEONIKA, 2015; 60 (1), pp. 47—49.