Конверсия сжиженных углеводородных газов на промышленных никелевых катализаторах

Исследована двухступенчатая конверсия промышленных сжиженных углеводородных газов (СУГ) на катализаторах НИАП-07-01 (НКМ-1) и НИАП-03-01 с целью получения водородсодержащих газов. Эксперименты проведены в проточных реакторах с неподвижным слоем катализатора при давлении 0,1 МПа в интервале параметров: температура 350–450 °С, ОСГ 1000–3000 ч^–1, отношение пар : газ = (4 : 1) – (8 : 1) (предриформинг); температура 700 °С, ОСГ – 2000 ч^–1, отношение воздух : газ 1,2 : 1 (паровоздушный риформинг). В исследованных условиях концентрации компонентов конвертированного газа соответствуют равновесным значениям, рассчитанным по модели Пенга – Робинсона. Установлено, что на стадии предриформинга степень конверсии гомологов метана составляет практически 100 %, при этом концентрация метана достигает 32–54 %, а водорода 24–47 %. Для предотвращения образования элементарного углерода (зауглероживания) основным условием предриформинга углеводородных газов с высоким метановым эквивалентом является поддержание отношения Н₂О : С больше 2. При двухступенчатом риформинге выход водородсодержащего газа достигает 15,6 м3 с 1 м³ исходного СУГ с содержанием водорода 41,81 % а суммарное содержание СО и Н₂ превышает 52 %.

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.