

Conversion of Liquefied Hydrocarbon Gases on Commercial Nickel Catalysts
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2019-6-455-464
Abstract
The two-step conversion of industrial liquefied hydrocarbon gases (LHG) on NIAP-07-01 (NKM-1) and NIAP-03-01 catalysts for the production of hydrogen-containing gases was investigated. The experiments were carried out in flow reactors with a fixed catalyst bed at a pressure of 0.1 MPa under the following conditions: temperature 350–450 °C, gas hourly space velocity (GHSV) 1000–3000 h–1, steam-gas ratio 4 : 1–8 : 1 (pre-reforming); and temperature 700 °C, GHSV 2000 h–1, air-gas ratio 1.2 : 1 (steam-air reforming). Under the studied conditions, the concentrations of components of the converted gas correspond to the equilibrium values calculated within the Peng-Robinson model. The conversion of methane homologs in the pre-reforming step was found to be virtually 100 %; therewith, the methane concentration reached 32–54 %, and that of hydrogen, 24–47 %. To prevent the formation of elemental carbon (carbonization), pre-reforming of hydrocarbon gases with a high methane equivalent should be performed at H2O : C > 2. In the two-step reforming, the yield of hydrogen-containing gas reaches 15.6 m3 from 1 m3 of the initial LHG with the hydrogen content 41.81 %, and the total content of CO and H2 exceeds 52 %.
About the Authors
R. E. YakovenkoRussian Federation
V. B. Ilyin
Russian Federation
A. P. Savostyanov
Russian Federation
I. N. Zubkov
Russian Federation
A. V. Dulnev
Russian Federation
O. A. Semyonov
Russian Federation
References
1. Дуников Д.О. Водородные энергетические технологии: Материалы семинара лаборатории ВЭТ ОИВТ РАН, Москва, 2017. М.: ОИВТ РАН. Вып. 1. С. 190.
2. Dincer I., Acar C. // International journal of hydrogen energy. 2015. V. 40. Р. 11094—11111. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.12.035.
3. Wang X., Wang N., Zhao J., Wang L. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. Р. 12800—12807. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2010.08.132.
4. Cui X., Kær S.K. // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 13009—13021. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.05.083.
5. Avcı A.K., Trimm D.L., Aksoylu A.E., Önsan Z.İ. // Applied Catalysis A: General. 2004. V. 258. P. 235—240. DOI: 10.1016/j.apcata.2003.09.016.
6. Jeong H., Kang M. // Applied Catalysis B: Environmental. 2010. V. 95. P. 446—455. DOI: 10.1016/j.apcatb.2010.01.026.
7. Мурзин Д.Ю., Власов Е.А., Постнов А.Ю., Омаров Ш.О., Мальцева Н.В. // Известия СПбГТИ (ТУ). 2014. №. 26. С. 13—19.
8. Jiao Y., Zhang J., Du Y., Sun D., Wang J., Chen Y., Lu J. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. Р. 10473—10482. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.09.151.
9. Brown L.F. // International Journal of Hydrogen Energy. 2001. V. 26. Р. 381—397. DOI: 10.1016/S0360-3199(00)00092-6.
10. Кириллов В.А., Шигаров А.Б., Амосов Ю.И., Беляев В.Д., Урусов А.Р. // Теоретические основы химической технологии. 2015. Т. 49. № 1. С. 32—43. DOI: 10.7868/S0040357115010030.
11. Choi S., Bae J., Lee S., Oh J., Katikaneni S.P. // Chemical Engineering Science. 2017. V. 168. Р. 15—22. DOI: 10.1016/j.ces.2017.04.033.
12. Кириллов В.А., Амосов Ю.И., Шигаров А.Б., Кузинa Н.А., Киреенков В.В., Пармон В.Н., Аристович Ю.В., Грицай М.А., Светов А.А. // Теоретические основы химической технологии. 2017. Т. 51. № 1. С. 15—30. DOI: 10.7868/S0040357117010110.
13. Wang W., Turn S.Q., Keffer V., Douette A. // Chemical Engineering Journal. 2007. V. 129. Р. 11—19. DOI: 10.1016/j.cej.2006.10.027.
14. Silva P.P., Ferreira R.A.R., Noronha F.B., Hori C.E. // Catalysis Today. 2017. V. 289. Р. 211—221. DOI: 10.1016/j.cattod.2016.10.003.
15. Silva P.P., Ferreira R.A., Nunes J.F., Sousa J.A., Romanielo L.L., Noronha F.B., Hori C.E. // Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2015. V. 32. P. 647—662. DOI: 10.1590/0104-6632.20150323s00003441.
16. Al-Zuhair S., Hassan M., Djama M., Khaleel A. // Chemical Engineering Communications. 2017. V. 204. Р. 141—148. DOI: 10.1080/00986445.2016.1245186.
17. Snytnikov P.V., Potemkin D.I., Uskov S.I., Kurochkin A.V., Kirillov V.A., Sobyanin V.A. // Catalysis in Industry. 2018. V. 10. Р. 202—216. DOI: 10.1134/S207005041803011X.
18. Penkuhn M., Spieker C., Spitta C., Tsatsaronis G. // International journal of hydrogen energy. 2015. V. 40. Р. 13050—13060. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.07.119.
19. ГОСТ Р 52087—2018. Газы углеводородные сжиженные топливные. Технические условия. Введ. 2019-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2018. 19 с.
20. Ahmed S., Krumpelt M. // International journal of hydrogen energy. 2001. V. 26. Р. 291—301. DOI: 10.1016/S0360-3199(00)00097-5.
21. Jens R., Rostrup-Nielsen J.R., Sehested J. // Haldor Topsøe A/S Lyngby, Denmark. Fuel Chemistry Division Preprints. 2003. V. 48. Р. 218.
22. Bengaard H.S., Nørskov J.K., Sehested J., Clausen B.S., Nielsen L.P., Molenbroek A.M., Rostrup-Nielsen J.R. // Journal of Catalysis. 2002. V. 209. Р. 365—384. DOI: 10.1006/jcat.2002.3579.
23. Jaworski Z., Zakrzewska B., Pianko-Oprych P. // Reviews in Chemical Engineering. 2017. V. 33. Р. 217—235. DOI: 10.1515/revce-2016-0022.
24. Christensen T.S. // Applied catalysis A: General. 1996. V. 138. Р. 285—309. DOI: 10.1016/0926-860X(95)00302-9.
25. Пат. РФ 2263627; опубл. 2005.
26. Jens R., J.R. Rostrup-Nielsen, Sehested J. // Fuel Chemistry Division Preprints. 2003. V. 48. Р. 218—219.
27. Мадсен С.В., Шпинель Е. // Газохимия. 2010. № 11. С. 56—59.
28. Ilyin V.B., Yakovenko R.E., Belashov D.M., Zemlyakov N.D., Savost’yanov A.P. // Petroleum Chemistry. 2019. V. 59. Р. 641—649. DOI: 10.1134/S0965544119060100.
29. Голосман Е.З., Ефремов В.Н., Кашинская А.В. // Нефтегазохимия. 2015. № 2. С. 39—43.
30. Голосман Е.З., Волченкова С.А. // Нефтегазохимия. 2017. № 3. С. 41—51.
31. Голосман Е.З., Дульнев А.В., Ефремов В.Н., Круглова М.А., Лунин В.В., Обысов М.А., Поливанов Б.И., Ткаченко И.С., Ткаченко С.Н. // Катализ в промышленности. 2017. Т. 17. № 6. С. 487—509. DOI: 10.18412/1816-0387-2017-6-487-509.
32. Efremov V.N., Golosman E.Z., Каshinskaya A.V., Мugenov T.I., Zolotareva V.E., Polivanov B.I., Polushin A.P. // Chimica Techno Acta. 2017. V. 4. Р. 167—182. DOI: 10.15826/chimtech/2017.4.3.02.
Review
For citations:
Yakovenko R.E., Ilyin V.B., Savostyanov A.P., Zubkov I.N., Dulnev A.V., Semyonov O.A. Conversion of Liquefied Hydrocarbon Gases on Commercial Nickel Catalysts. Kataliz v promyshlennosti. 2019;19(6):455-464. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2019-6-455-464