|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Окислительная конверсия метана на структурированных катализаторах Ni–Al2O3/кордиерит
Аннотация
Представлены результаты исследования каталитических свойств Ni/Al2O3-композитов, нанесенных на керамические блочные матрицы сотовой структуры из синтетического кордиерита, в процессе окислительной конверсии метана. Испытания предварительно восстановленного катализатора проводили в реакторе проточного типа (состав реакционной смеси: при окислении метана 2–6 % CH4, 2–9 % O2, ост. Аr; при углекислотной и оксиуглекислотной конверсии метана 2–6 % CH4, 6–12 % CO2, 0–4 % O2, ост. Аr). Физико-химические исследования включали контроль образования и окисления углерода, прочности связи Ni-O, фазового состава образцов на дифрактометре HZG-4C. Показано, что структурированные Ni–Al- катализаторы по производительности в углекислотной конверсии метана существенно превосходят традиционные гранулированные контакты. Увеличение стабильности их работы достигается регулированием кислотно-основных свойств поверхности при введении оксидов щелочных металлов (Na, K), что обусловлено замедлением зауглероживания поверхности. Установлено, что оксиды РЗМ с невысоким редокс-потенциалом (La2O3, CeO2) повышают активность и стабильность работы катализаторов Ni–Al2O3/кордиерит в реакциях глубокого и парциального окисления и углекислотной конверсии метана. В присутствии катализатора (NiO + La2O3 + Al2O3)/кордиерит процесс углекислотной конверсии метана можно интенсифицировать введением в реакционную газовую смесь кислорода, что приводит к снижению температуры достижения высокой конверсии и практически не влияет на селективность по Н2.
Список литературы
1. Арутюнов В. С., Крылов О. В. Окислительная конверсия метана // Успехи химии. 2005. № 12. С. 1216.
2. Chunshan Song, Wei Pan. Tri-reforming of methane: a novel concept for catalytic production of industrially useful synthesis gas with desired H2/CO ratios//Catal. Today. 2004. Vol. 98, Issues 4. P. 463.
3. Крылов О. В. Углекислотная конверсия метана в синтез-газ // Рос.хим.журнал. 2000. Т. 44. № 1. С. 19.
4. Lee S.-H., Cho W., Ju W.-S. et al. Tri-reforming of CH4 using CO2 for production of synthesis gas to dimethyl ether// Catal. Today. 2003. Vol. 87, Issues 1-4. Р. 133.
5. Содесава Т. Восстановление диоксида углерода углеводородами в присутствии гетерогенных катализаторов//Кинетика и катализ. 1998. Т.40. №3. С. 452-453.
6. Giroux T., Hwang S., Ye Liu, Ruettinger W., Shore L. Monolithic structures as alternatives to particulate catalysts for the reforming of hydrocarbons for hydrogen generation// Appl. Catal.:B. 2005. Vol. 56, Issues 4. P. 95.
7. Heck R. M., Gulatiand S., Farrauto R. J. The application of monoliths for gas phase catalytic reactions Original Research Article//Chem. Eng. J. 2001. Vol. 82, Issues 1-3. P. 149.
8. Соловьев С.А., Зателепа Р.Н., Губарени Е.В. и др. Влияние добавок щелочных металлов (K2O, Na2O, Li2O) на активность и стабильность работы Ni/Al2O3 катализаторов в процессе углекислотной конверсии метана // Журнн. прикл. химии. 2007. Т. 80. №11. С. 1858.
9. Соловьев С.А., Капран А.Ю., Орлик С.Н. Окислительная конверсия метана на структурированных катализаторах M/Al2O3/кордиерит (M=Ni, Cu, Zn)// Теорет.эксперим.химия. 2007. Т. 43. № 5. С. 299.
10. Hou Z., Yokota O., Tanaka T., Yashima T. Investigation of CH4 Reforming with CO2 on Meso-Porous Al2O3-Supported Ni Catalyst// Catal. Lett. 2003. Vol. 89. № 1-2. P. 121..
11. Xu B.-Q., Wei J.-M., Yu Y.-T. et al. Size Limit of Support Particles in an Oxide-Supported Metal Catalyst: Nanocomposite Ni/ZrO2 for Utilization of Natural Gas // J. Phys. Chem., B. 2003. Vol. 107. Р. 5203.
12. Бычков В.Ю., Крылов О.В., Корчак В.Н. Исследование механизма углекислотной конверсии метана на Ni/-Al2O3 // Кинетика и катализ. 2002. Т. 43. № 1. С. 94.
13. Zheng Xu, Yumin Li, Jiyan Zhang et al. Ultrafine NiO–La2O3–Al2O3 aerogel: a promising catalyst for CH4/CO2 reforming // Appl.Catal.:A. 2001. Vol. 213, Issue 1. P. 65.
14. Jun-Mei Wei, Bo-Qing Xu, Jin-Lu Li et al. Highly active and stable Ni/ZrO2 catalyst for syngas production by CO2 reforming of methane // Appl.Catal.:A. 2000. Vol. 196, Issues 2. P. L167.
15. Bo-Qing Xu, Jun-Mei Wei, Hai-Yan Wang et al. Nano-MgO: novel preparation and application as support of Ni catalyst for CO2 reforming of methane Original Research Article // Catal.Today. 2001. Vol. 68, Issues 1-2. P. 217.
16. Xinli Zhu, Peipei Huo, Yue-ping Zhang et al. Structure and reactivity of plasma treated Ni/Al2O3 catalyst for CO2 reforming of methane //Appl.Catal.:B. 2008. Vol. 81, Issues 1-2. P. 132.
17. Laosiripojana N., Assabumrungrat S. Catalytic dry reforming of methane over high surface area ceria // Appl.Catal.:B. 2005. Vol. 60, Issues 1-2. P. 107.
18. Rostrup-Nielsen J.R., Nørskov J. K. Step sites in syngas catalysis// Top.Catal. 2006. Vol. 40. № 1-4. P.45-48.
19. De Chen, Christensen K. O., Ochoa-Fernández E. et al. Synthesis of carbon nanofibers: effects of Ni crystal size during methane decomposition Original Research Article // J. Catal. 2005. Vol. 229. № 1. P. 82.
20. Фирсова А.А., Тюленин Ю.П., Хоменко Т.И. и др. Углекислотная конверсия метана на Со-содержащих катализаторах // Кинетика и катализ. 2003. Т. 44. № 6. С. 893.
21. Toshihiko O., Toshiaki M. Role of Potassium in Carbon-Free CO2 Reforming of Methane on K-Promoted Ni/Al2O3 Catalysts // J. Catal. 2001. Vol. 204. № 1. P. 89.
22. Kim J.-H., Suh D.J., Park T.-J. et al. Int. Natural Gas Conversion Symp. Giardini-Naxos, Sicily,1998. Amsterdam: Elsevier. 1998. P. 771.
23. Капран А.Ю. Орлик С.Н. Влияние добавок щелочных металлов на активность и селективность структурированных серебряных катализаторов в реакции эпоксидирования этилена оксидом азота (Ι) // Теорет. и эксперим. химия. 2005. Т. 41. № 6. С. 360.
24. Кетов А.А., Саулин Д.В., Пузанов И.С. и др. Паровая конверсия метана на блочных катализаторах // Журн. прикл. химии. 1997. Т. 70. № 3. С. 446.
25. Бычков В.Ю., Тюленин Ю.П., Крылов О.В., Корчак В.Н. Углекислотная конверсия метана на катализаторе Co/α-Al2O3: Образование, состояние и превращения поверхностного углерода // Кинетика и катализ 2002. Т. 41. № 5. С. 775.
26. Bradford M.C.J., Vannice M.A. Catalytic reforming of methane with carbon dioxide over nickel catalysts I. Catalyst characterization and activity // Appl. Catal. A. 1996. Vol. 142. № 1. P. 73.
27. Osaki T., Mori T. Role of Potassium in Carbon-Free CO2 Reforming of Methane on K-Promoted Ni/Al2O3 Catalysts // J. Catal. 2001. Vol. 204. № 1. P. 89.
28. Slagtern A., Schuurman Y., Leclercq C. et al. Specific Features Concerning the Mechanism of Methane Reforming by Carbon Dioxide over Ni/La2O3Catalyst // J. Catal. 1997. Vol. 172. № 1. P. 118.
29. Toshihiko Osaki1, Haruhiko Fukaya, Tatsuro Horiuchi et al. Isotope Effect and Rate-Determining Step of the CO2-Reforming of Methane over Supported Ni Catalyst// J. Catal. 1998. Vol. 180. № 1. P. 106.
30. Tsipouriari V. A., Verykios X. E. Carbon and Oxygen Reaction Pathways of СO2 Reforming of Methane over Ni/La2O3 and Ni/Al2O3 Catalysts Studied by Isotopic Tracing Techniques // J. Catal. 1999. Vol. 187. № 1. P. 85.
31. Xiulan Cai, Xinfa Dong, Weiming Lin. Effect of CeO2 on the catalytic performance of Ni/Al2O3 for autothermal reforming of methane // J. Natur. Gas Chem. 2008. Vol. 17. № 1. P. 98.
32. Соловьев С.А., Губарени Е В., Курилец Я.П. Роль добавок оксидов редкоземельных элементов в составе Ni/Al2O3-катализаторов окислительной конверсии метана // Теорет. эксперим. химия. 2008. Т. 44. № 6. С. 359.
33. Hou Z. Yokota O, Tanaka T. A. Novel KCaNi/α-Al2O3 Catalyst for CH4 Reforming with CO2 // Catal.Lett. 2003. Vol. 87. № 1-2. P. 37.
34. York A. P. E., Xiao T., Green L. H. Brief Overview of the Partial Oxidation of Methane to Synthesis Gas // Topics Catal. 2003. Vol. 22. № 3/4. P. 345.
35. Liu S., Xiong G., Sheng S. Partial oxidation of methane and ethane to synthesis gas over a LiLaNiO/γ-Al2O3 catalyst // Appl. Catal.: A. 2000. Vol. 198. № 1. P. 261.
36. Shen S., Li C., Yu C. Mechanistic study of partial oxidation of methane to syngas over a Ni/Al2O3 catalyst // Stud.Surf.Sci.Catal. 1998 . Vol. 119. P. 765.
37. Tsipouriari V. A., Zhang Z., Verykios X. E. Catalytic Partial Oxidation of Methane to Synthesis Gas over Ni-Based Catalysts: I. Catalyst Performance Characteristics // J. Catal. 1998. Vol. 179. № 1. P. 283.
Рецензия
Для цитирования:
Соловьев С.А. Окислительная конверсия метана на структурированных катализаторах Ni–Al2O3/кордиерит. Катализ в промышленности. 2011;(4):31-42.
For citation:
Solov’ev S.A. Oxidative conversion of methane on structured catalysts Ni–Al2O3/cordierite. Kataliz v promyshlennosti. 2011;(4):31-42. (In Russ.)
Просмотров:
58
Послать статью по эл. почте 