section Accueil
Production, Amateur
Radio amateur
avions de modèle, fusée
Utile, divertissant 		maître furtif
électronique
physique
de la technologie
invention 		espace Mystery
Mystères de la Terre
Secrets de l'océan
infiltration
section Carte
début
forum
Utilisation de matériel est autorisé à titre de référence (pour les sites - hyperliens)
invention
Fédération de Russie Patent RU2116829

CATALYSEUR ET PROCEDE DE PRODUCTION ET D'HYDROGENE DE CARBONE METHANE

Nom de l'inventeur:. Chesnokov VV; Brawlers RA. Molchanov VV
Le nom du titulaire du brevet: Institut de Catalyse SB RAS im.G.K.Boreskova
Adresse de correspondance:
Date de début du brevet: 12.03.1997

L'invention se rapporte à la production de carbone, de préférence filiforme et de l'hydrogène à partir des hydrocarbures. Le catalyseur de l'invention contient, en masse d'oxyde% de nickel - 69-74 ;. oxyde de cuivre - 9,5 à 12; hydroxyde d' aluminium - 9,5 à 12 et de l' oxyde de fer - 2 - 12. Cela permet au catalyseur à 651-800 mélange o C ou de méthane recyclé metanovodorodnye avec 70 - degré d'utilisation de 80%.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte à la production de carbone, de préférence filiforme et de l' hydrogène à partir d' hydrocarbures. carbone filetée est réalisée sous la forme d' un filament hélicoïdal ayant un diamètre de quelques centaines d' angströms à quelques microns de longueur. En raison de la présence de fines particules de nickel et de carbone filamenteux fer possède des propriétés ferromagnétiques et peut être utilisé pour préparer l' encre ferromagnétique, pigments de graphite pour la copie, les caoutchoucs naturels et synthétiques et de matières plastiques. Parallèlement à cela, le matériau de carbone peut être utilisé dans la fusion des aciers , et en tant qu'agent réducteur dans la métallurgie des poudres.

Plusieurs des catalyseurs et des procédés de production de carbone et d' hydrogène:

1. La décomposition du méthane en présence d'un catalyseur métallique en vrac (Fe, Co, Ni) à 650-720 ° C [1].

2. décomposition des gaz d'hydrocarbures à la surface du catalyseur au fer à 850-900 ° C sous une pression de 1 - 35 atm [2].

3. La décomposition du méthane ou d'autres hydrocarbures, à la surface du noir de carbone avec du nickel ou du fer briqueté à suie à des températures inférieures à la décomposition de ces composés [3].

4. La décomposition du méthane de Ni / Al 2 O 3 en surface ou Ni catalyseur / MgO à 500-550 ° C [4].

5. décomposition du méthane à la surface de Ni-Cu / Al 2 O 3 et Ni-Cu / MgO catalyseurs à des températures de 560-650 ° C [5].

Par l' effet positif obtenu est la méthode la plus avancée de la production du catalyseur et de l' hydrogène et du carbone, qui est choisi comme le prototype [5].

Selon le catalyseur de l'art antérieur a une composition, en% en poids:. 70-90 oxyde de nickel à 2-16, de l'oxyde de cuivre et 8-14, d'aluminium ou de l'hydroxyde de magnésium. Procédé de préparation du catalyseur consiste à mécanochimique activation mélange binaire de nickel et d'oxydes de cuivre, puis un mélange ternaire de nickel et de cuivre et de l'aluminium ou de l'hydroxyde de magnésium dans un broyeur centrifuge planétaire, suivie d'une réduction avec de l'hydrogène avant le chauffage du mélange à la température de réaction de décomposition du méthane. Le procédé de production de carbone et d' hydrogène est passé sur les catalyseurs précités méthane à 560-650 ° C et à la pression atmosphérique.

Le principal inconvénient de ce catalyseur et un procédé pour produire de l' hydrogène et du carbone sont les suivants :

1. relativement faibles rendements globaux du carbone et de l'hydrogène par gramme de catalyseur réduit.

2. Stabilité du catalyseur et, par conséquent, les rendements de carbone et d' hydrogène sont considérablement réduits en augmentant la température de fonctionnement supérieure à 650 ° C et à 560-650 ° C décompose le méthane en du carbone et de l' hydrogène partiellement, l' expansion est limitée par la constante d' équilibre. Le degré de conversion de 20-60%, i.e. partie importante du méthane est pas utilisé. A la sortie du réacteur transforme le mélange méthane-hydrogène qui empêche son utilisation ultérieure.

3. Il est impossible de recycler le mélange méthane-hydrogène avec une teneur en hydrogène de plus de 60 - 70%.

L'invention résout le problème de l'augmentation du rendement en carbone et hydrogène et d'accroître l'utilisation du méthane.

. Le problème est résolu en utilisant une composition de catalyseur,% en poids: 69-74 oxyde de nickel, de 9,5 à 12, l'oxyde de cuivre, de 9,5 à 12 hydroxyde d'aluminium et 2-12 et de l'oxyde de fer dans le procédé suivant pour la production d'hydrogène et de carbone à partir du méthane:

1) la réduction du catalyseur avec de l' hydrogène tout en chauffant à la température de réaction de 651-800 ° C;

2) le remplacement de l'hydrogène en méthane et en effectuant la réaction de décomposition de l'élimination complète;

3) on refroidit le réacteur sous un courant de gaz inerte ou de méthane à la température ambiante.

Caractéristiques du présent catalyseur est une composition comprenant, en% en poids:. 69-74 oxyde de nickel, de 9,5 à 12, l' oxyde de cuivre, de 9,5 à 12 hydroxyde d' aluminium et 2-12 oxyde de fer. Le choix de la composition de catalyseur est dictée par des considérations de rendement maximal de carbone et d'hydrogène à partir du méthane en augmentant le degré d'utilisation du méthane. Il est apparu que ceci peut être réalisé que si la composition du catalyseur pour ajouter un prototype d'oxyde de fer.

Les traits distinctifs de la méthode proposée pour l' obtention du carbone et de l' hydrogène à partir du méthane sont les suivantes: la composition du catalyseur et la température du procédé. Sélection de la gamme de température de la réaction est déterminée par le fait qu'à des températures inférieures à 651 ° C diminue considérablement la vitesse de réaction diminue le degré de décomposition du méthane en raison des limitations thermodynamiques, diminue le rendement du produit et l'utilisation de températures supérieures à 800 ° C ne pas augmenter le rendement en carbone et d' hydrogène et est désavantageux du point de vue énergétique.

Inconnu combinaison inventive des caractéristiques, ce qui conduit à une augmentation de la production de carbone et de l'hydrogène tout en améliorant l'utilisation du méthane, par conséquent, proposé un catalyseur et un procédé pour produire du carbone et de l'hydrogène peuvent être classés comme critère pertinent "activité inventive".

RESUME DE L'INVENTION Les exemples suivants illustrent et confirment les données indiquées dans le tableau.

Exemples 1 - 3 sont présentés à titre de comparaison

exemple 1
Un catalyseur constitué de 90 en poids.% De NiO et 10 en poids.% D' Al (OH) 3 pendant 30 minutes et l'activation mécanochimique résultant dans un broyeur centrifuge planétaire, en une quantité de 0,0046 g a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Mc Ben chauffé pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à 700 ° C. Ensuite , la température est remplacé par un atome d' hydrogène et de méthane , la décomposition réaction est effectuée à 700 ° C pendant 1,5 heure et le débit du méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 350 en poids.% sur base du poids du catalyseur réduit.

exemple 2
Un catalyseur constitué de 75 en poids.% De NiO, 12,5 en poids.% De CuO, et 12,5 en poids. % Al (OH) 3 pendant 30 minutes et l'activation mécanochimique résultant dans un broyeur centrifuge planétaire, en une quantité de 0,0039 g a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Mc Ben chauffé pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à une température de 700 o C , puis remplacé par un atome d' hydrogène et de méthane , la réaction de décomposition est effectuée à 700 ° C pendant 1,5 heure et le débit du méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 2,350 en poids.% par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 3 :
Un catalyseur constitué de 77 en poids.% De NiO, 14 en poids.% D' Al (OH) 3 et 9 en poids. % De Fe 2 O 3 obtenu par activation mécanochimique 30 min dans un broyeur centrifuge planétaire, en une quantité de 0,0031 g , a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Mc Ben chauffé pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à une température de 700 ° C , puis remplacé par un atome d' hydrogène et de méthane , la réaction de décomposition est effectuée à 700 ° C pendant 3 heures et le débit de méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 1,018 en poids.% par rapport au poids du catalyseur réduit.

Les exemples 4-13 illustrent le principe de l'invention

exemple 4
Un catalyseur constitué de 74 en poids.% De NiO, 12 en poids.% De CuO, 12 en poids.% D' Al (OH) 3 et 2 en poids. % De Fe 2 O 3 obtenu par activation mécanochimique 30 min dans un broyeur centrifuge planétaire, en une quantité de 0,0029 g , a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Mc Ben chauffé pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à une température de 700 ° C , puis remplacé par un atome d' hydrogène et de méthane , la réaction de décomposition est effectuée à 700 ° C pendant 5 heures et le débit du méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 10 548 en poids.%, par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 5 :
Comme dans l'exemple 4, diffère seulement dans la composition de catalyseur de 73 poids. % De NiO, 11,5 en poids.% CuO 11,5 en poids.% D' Al (OH) 3 et 4 en poids.% De Fe 2 O 3. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 16 010 en poids.%, par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 6
Comme dans l'exemple 4, diffère seulement dans la composition de catalyseur de 72 poids. % De NiO, 11 en poids.% De CuO, 11 en poids.% D' Al (OH) 3 et 6 en poids.% De Fe 2 O 3. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 14 370 en poids.%, par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 7
Comme dans l'exemple 4, diffère seulement dans la composition de catalyseur de 71 poids. % De NiO, 10,5 en poids.% De CuO, 10,5 en poids.% D' Al (OH) 3 et 8 en poids.% De Fe 2 O 3. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 11 868 en poids.%, par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 8 :
Comme dans l' exemple 4, la composition de catalyseur diffère seulement 70 en poids.% De NiO, 10 en poids.% De CuO, 10 en poids.% D' Al (OH) 3 et 10 en poids.% De Fe 2 O 3. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 9,218 en poids.% par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 9
Comme dans l'exemple 4, diffère seulement dans la composition de catalyseur de 69 poids. % De NiO, 9,5 en poids.% De CuO, 9,5 en poids.% D' Al (OH) 3 et 12 en poids.% De Fe 2 O 3. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 6,346 en poids.% par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 10
Un catalyseur constitué de 72 en poids.% De NiO, 11 en poids.% De CuO, 11 en poids. .% D' Al (OH) 3 et 6% en poids de Fe 2 O 3 obtenu par activation mécanochimique 30 min dans un broyeur centrifuge planétaire, en une quantité de 0,0033 g a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Ben réservoir chauffé pendant 30 - 35 min débit d'hydrogène de 20 l / h à une température de 651 ° C a ensuite été remplacé par de l' hydrogène et du méthane de décomposition réaction est effectuée à 651 ° C pendant 4 heures et le débit du méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 5,433 en poids. % Par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 11
Un catalyseur constitué de 73 en poids.% De NiO, 11,5 en poids.% CuO 11,5 en poids.% D' Al (OH) 3 et 4 en poids.% De Fe 2 O 3 obtenu par activation mécanochimique 30 min dans un broyeur centrifuge planétaire quantité de 0,0023 g , a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Mc Ben chauffé pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à 725 ° C. Ensuite , la température est remplacé par un atome d' hydrogène et de méthane , la décomposition réaction est effectuée à 725 ° C pendant 3 h et le débit de méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 15 916 en poids.%, par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 12
Un catalyseur constitué de 73 en poids. NiO, 11,5 en poids.% CuO 11,5 en poids.% D' Al (OH) 3 et 4 en poids.% De Fe 2 O 3 obtenu par activation mécanochimique 30 min dans un broyeur centrifuge planétaire, en une quantité de 0,0023 g a été chargé dans l'écoulement réacteur Ben poids Mc, on chauffe pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à une température de 750 ° C a ensuite été remplacé par de l' hydrogène et la réaction du méthane de décomposition est effectuée à 750 ° C pendant 3 heures et le débit de méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 15 276 en poids.%, par rapport au poids du catalyseur réduit.

exemple 13
Un catalyseur constitué de 73 en poids.% De NiO, 11,5 en poids.% CuO 11,5 en poids.% D' Al (OH) 3 et 4 en poids.% De Fe 2 O 3 obtenu par activation mécanochimique 30 min dans un broyeur centrifuge planétaire quantité de 0,0034 g , a été chargé dans un réacteur à écoulement avec des poids Mc Ben chauffé pendant 30 - 35 minutes dans le flux d'hydrogène de 20 l / h à 800 ° C. Ensuite , la température est remplacé par un atome d' hydrogène et de méthane , la décomposition réaction est effectuée à 800 ° C pendant 3 h et le débit de méthane de 3 l / h. Le gain de poids dû à un catalyseur de carbone était de 423 en poids.% sur base du poids du catalyseur réduit.

Comme on le voit à partir de la description des exemples et des tableaux, l'invention permet d'obtenir du carbone filamentaire et de l'hydrogène à partir du méthane et peut trouver une application dans les émissions de gaz à effet de déchets industriels d'hydrocarbures.

REVENDICATIONS

1. Préparation du catalyseur de carbone et de l'hydrogène à partir du méthane, une composition comprenant des oxydes de nickel, de cuivre, de l'hydroxyde d'aluminium, caractérisé en ce que la composition de catalyseur outre de l'oxyde de fer est introduit dans le rapport suivant,% en poids.:

NiO - 69,0 - 74,0

CuO - 9,5 - 12,0

Al (OH) 3 - 9,5 à 12,0

Fe 2 O 3 - 2,0 - 12,0

2. Procédé de production de carbone et d' hydrogène, comprenant la décomposition du méthane de catalyseur contenant du nickel à température élevée, caractérisé en ce que le catalyseur utilisé est un mélange d'oxydes de nickel, de cuivre, de fer et de l' hydroxyde d'aluminium, l' hydrogène récupéré par chauffage à 651-800 ° C, à la prochaine . proportion,% en poids:

NiO - 69,0 - 74,0

CuO - 9,5 - 12,0

Al (OH) 3 - 9,5 à 12,0

Fe 2 O 3 - 2,0 - 12,0

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la décomposition du méthane est effectuée à 651-800 ° C.

Version imprimable
Date de publication 04.01.2007gg