Катализатор для получения углерода и способ получения углерода

 

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при утилизации диоксида углерода. Катализатор для получения углерода содержит в качестве основного компонента кобальт или никель и добавку - щелочной металл, например калий. Катализатор приводят в контакт с углеродсодержащим газом, например СО₂. При использовании в качестве катализатора кобальта с добавкой калия реакцию ведут при 350-550^oС. При использовании в качестве катализатора никеля с добавкой калия реакцию ведут при 400-610^oС. Реакционный газ может дополнительно содержать водород. Увеличивается производительность катализатора по углероду. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 20 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к катализатору, который применяется при получении углерода из смешанного газа, содержащего источник углерода.

Описание уровня техники В принципе, углеродный материал, такой как графит, получают путем нагревания органического вещества при нормальном давлении в инертной атмосфере для карбонизации этого материала или в результате неполного сгорания углеводородного газа. Однако получение углерода в результате неполного сгорания углеводородного газа является проблематичным в связи с дефицитом сырьевого материала, то есть углеводородного газа, что является результатом исчерпания земных ресурсов, или в связи с глобальным потеплением, вызванным газообразным диоксидом углерода, образующимся при сгорании углеводородного газа. Уменьшение выделения диоксида углерода, вызывающего глобальное потепление, является потребностью мирового масштаба.

Для того, чтобы эффективно утилизировать диоксид углерода, существует способ получения углерода из газообразного диоксида углерода в присутствии металлического катализатора. Например, в публикации Japanese Patent Laying-Open Gazette N 63-104652 (1988) описан способ получения углерода из газообразного диоксида углерода и газообразного водорода в присутствии катализатора - переходного металла, такого как железо, никель или кобальт.

Однако такой катализатор - переходный металл обладает низкой производительностью по углероду. Хотя в способе, описанном в Japanese Patent Laying-Open Gazette N 63-104652, для решения этой проблемы увеличена площадь поверхности катализатора - переходного металла путем его окисления, в результате чего увеличилась производительность по углероду, все же эта способность катализатора была незначительно улучшена. Более того, этот способ, в котором требуется высокая температура реакции, от 900 до 1000^oC, является совершенно неудовлетворительным с точки зрения эффективного использования энергии.

Сущность изобретения В соответствии с изложенным целью настоящего изобретения является улучшение производительности по углероду катализатора для получения углерода, который, в основном состоит из переходного металла.

Настоящее изобретение представляет катализатор для получения углерода, который применяется для получения углерода посредством контактирования со смешанным газом, содержащим источник углерода. Этот катализатор в основном содержит, по меньшей мере, один из металлов - никель или кобальт с добавлением к нему элемента - щелочного металла.

Предпочтительным элементом - щелочным металлом является калий.

Катализатор для получения углерода, в основном содержащий, по меньшей мере, или никель, или кобальт, имеет повышенную производительность по углероду по сравнению с традиционным катализатором - переходным металлом за счет добавления элемента - щелочного металла.

Настоящее изобретение также представляет способ получения углерода посредством контактирования упомянутого выше катализатора согласно изобретению со смешанным газом, содержащим источник углерода.

При использовании катализатора, в основном содержащего кобальт с добавлением к нему калия в качестве элемента - щелочного металла, температура реакции предпочтительно составляет от 350 до 550^oC, более предпочтительно от 410 до 430^oC.

При использовании катализатора, в основном содержащего никель с добавлением к нему калия в качестве элемента - щелочного металла, температура реакции предпочтительно составляет от 400 до 610^oC, более предпочтительно от 480 до 600^oC.

Примером смешанного газа, используемого в качестве реакционного газа для получения углерода, является диоксид углерода в качестве источника углерода. Применяя диоксид углерода в качестве источника углерода, возможно справиться с глобальным потеплением. В качестве альтернативы в качестве источника углерода могут быть использованы другие соединения углерода.

Когда смешанный газ содержит диоксид углерода в качестве источника углерода, предпочтительно он содержит также восстановитель для восстановления диоксида углерода в результате каталитической реакции и получения углерода. Примером восстановителя является водород. Альтернативно, также могут применяться другие восстановители.

Изложенные выше и другие цели, характеристики, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего ниже подробного описания настоящего изобретения при рассмотрении в сочетании с сопровождающими чертежами.

Краткое описание чертежей На фиг. 1 приведена принципиальная блочная схема, включающая реактор с неподвижным слоем катализатора для получения углерода и измерения производительности по углероду.

На фиг. 2A-2E показана степень превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах в присутствии катализатора - металлического порошка кобальта (a) во втором сравнительном примере, при программировании температуры во времени.

На фиг. 3A-3C показана степень превращения диоксида углерода в углерод, метан и монооксид углерода, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах во втором сравнительном примере, и фиг. 3D иллюстрирует общую степень превращения.

На фиг. 4 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта (a) в третьем сравнительном примере.

На фиг. 5 приведена зависимость количества осажденного углерода и средней степени превращения от объемной скорости, которая получена при использовании катализатора - металлического порошка кобальта (a) в четвертом сравнительном примере.

На фиг. 6 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка никеля (b) в пятом сравнительном примере.

На фиг. 7 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - гранул металлического никеля (c) в шестом сравнительном примере.

На фиг. 8A-8E показана степень превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах в присутствии кобальтового катализатора с добавкой 1% калия (A) в первом примере, при программировании температуры во времени.

На фиг. 9A-9C показана степень превращения диоксида углерода в углерод, метан и монооксид углерода, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах в первом примере, и фиг. 9D иллюстрирует общую степень превращения.

На фиг. 10A-10E показана степень превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах в присутствии никелевого катализатора с добавкой 1% калия (B) во втором примере, при программировании температуры во времени.

На фиг. 11A-11C показана степень превращения диоксида углерода в углерод, метан и монооксид углерода, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах во втором примере, и фиг. 11D иллюстрирует общую степень превращения.

На фиг. 12 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в третьем примере.

На фиг. 13 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в других условиях, в четвертом примере.

На фиг. 14 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в дополнительных условиях, в пятом примере.

На фиг. 15 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в дополнительных условиях, в шестом примере.

На фиг. 16 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в других условиях, в восьмом примере.

На фиг. 17 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в других условиях, в девятом примере.

На фиг. 18 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании катализатора - металлического порошка кобальта с добавкой 1% калия (A) в других условиях, в десятом примере.

На фиг. 19 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании никелевого катализатора с добавкой 1% калия (B) в одиннадцатом примере.

На фиг. 20 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при использовании гранулированного никелевого катализатора с добавкой 1% калия (C) в двенадцатом примере.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения На фиг. 1 приведена принципиальная блочная схема, включающая реактор с неподвижным слоем катализатора для получения углерода согласно настоящему изобретению и для измерения производительности по углероду.

В качестве источников подачи газов предусмотрены баллоны с газообразным водородом 2, газообразным диоксидом углерода 4 и с газообразным азотом 6, которые соединены со смесителем газов 8 для смешивания газообразных водорода, диоксида углерода и азота в заданных отношениях.

Газообразная смесь, приготовленная в смесителе газов 8, подается в реакционную трубку 10 из кварца. В этой реакционной трубке 10 размещен катализатор 12, который в основном состоит из кобальта или никеля. Для фиксации катализатора в реакционную трубку 10 загружают стеклянные бусы или стекловату. Нагревающая печь 14 разогревает реакционную трубку 10 до заданной температуры.

Газ, проходящий через реакционную трубку 10, выбрасывается или отбирается в любой момент времени переключающим клапаном 18 и подается в газовый хроматограф 16. В газовом хроматографе 16 измеряются концентрации монооксида углерода, диоксида углерода, азота и метана.

Теперь будут описаны катализаторы, используемые в примерах и сравнительных примерах, и способы их получения. В качестве реагентов используют порошок металлического кобальта чистотой 99,0%, порошок металлического никеля чистотой 99,0%, гранулы металлического никеля чистотой 90%, имеющие диаметр от 16 до 62 мкм, и нитрат калия чистотой 99,0%.

(Типичный катализатор 1) порошок металлического кобальта - катализатор (a) В качестве катализатора (a) порошка металлического кобальта используют порошок металлического кобальта, как таковой.

(Типичный катализатор 2) порошок металлического никеля - катализатор (b) В качестве катализатора (b) порошка металлического никеля используют порошок металлического никеля, как таковой.

(Типичный катализатор 3) гранулы металлического никеля - катализатор (c) В качестве катализатора (c) гранул металлического никеля используют гранулы металлического никеля, как таковые.

(Типичный катализатор 4) кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия Надлежащее количество нитрата калия помещают в стеклянный стакан и растворяют его, добавляя неионизированную воду. В этот раствор добавляют порошок металлического кобальта, таким образом, чтобы весовое отношение калия в нитрате калия к общему весу катализатора составляло 1%, и смесь перемешивают ультразвуковыми волнами в течение 15 минут в аппарате для ультразвуковой очистки, и после этого смесь сушат на горячей плитке в течение 4 часов. Затем высушенный катализатор переносят в фарфоровую чашку и прокаливают в электропечи в течение 4 часов при температуре 350^oC, в атмосфере воздуха.

(Типичный катализатор 5) никелевый катализатор (B) с добавкой 1% калия
Надлежащее количество нитрата калия помещают в стеклянный стакан и растворяют его, добавляя неионизированную воду. В этот раствор добавляют порошок металлического никеля, таким образом, чтобы весовое отношение калия в нитрате калия к общему весу катализатора составляло 1%, и смесь перемешивают ультразвуковыми волнами в течение 15 минут в аппарате для ультразвуковой очистки, и после этого смесь сушат на горячей плитке в течение 4 часов. Затем высушенный катализатор переносят в фарфоровую чашку и прокаливают в электропечи в течение 4 часов при температуре 350^oC, в атмосфере воздуха.

(Типичный катализатор 6) никелевый гранулированный катализатор (C) с добавкой 1% калия
Надлежащее количество нитрата калия помещают в стеклянный стакан и растворяют его, добавляя неионизированную воду. В этот раствор добавляют гранулы металлического никеля, таким образом, чтобы весовое отношение калия в нитрате калия к общему весу катализатора составляло 1%, и смесь перемешивают ультразвуковыми волнами в течение 15 минут в аппарате для ультразвуковой очистки, и после этого смесь сушат на горячей плитке в течение 4 часов. Затем высушенный катализатор переносят в фарфоровую чашку и прокаливают в электропечи в течение 4 часов при температуре 500^oC, в атмосфере воздуха.

Теперь здесь будут описаны шесть сравнительных примеров, в которых углерод получают с использованием порошка металлического кобальта - катализатора (a), порошка металлического никеля - катализатора (b) или гранул металлического никеля - катализатора (c).

Первый сравнительный пример
Катализатор (a) - порошок металлического кобальта в количестве 0,1 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После этого реакционную трубку 10 нагревают в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и измеряют количество полученного углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 800 мл/мин, температура реакции равна 520^oC и время реакции (время, в течение которого условия реакции стабильны; это также относится к последующему описанию) составляет 12 часов. Поскольку азот не претерпевает изменений после реакции, его можно использовать в качестве материала внутреннего стандарта для расчета количества собранного образца в сравнительных примерах и примерах.

В результате измерений веса после реакции определяют количество полученного углерода, равное 0,71 г, среднюю степень превращения газообразного диоксида углерода в углерод, равную 0,77%, скорость осаждения углерода составляет 528 г углерода/кг катализатора в час и весовое соотношение полученного углерода к катализатору (кобальту) составляет 7:1.

Затем в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 загружают 0,4 г смеси (0,05 г кобальта и 0,35 г углерода) и реакционную трубку 10 нагревают в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и измеряют количество полученного углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 800 мл/мин, температура реакции равна 520^oC и время реакции составляет 13,3 часов.

В результате измерений веса после реакции определяют количество полученного углерода, равное 0,29 г, среднюю степень превращения газообразного диоксида углерода в углерод, равную 0,28%, скорость осаждения углерода составляет 436 г углерода/кг катализатора в час, и весовое соотношение полученного углерода к катализатору (кобальту) составляет 13:1.

Второй сравнительный пример
Катализатор (a) - порошок металлического кобальта в количестве 1,00 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После этого температуру реакционной трубки 10 периодически повышают в интервале от 250 до 620^oC, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и прореагировавший газ анализируют в газовом хроматографе 16, определяя количество продуктов. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 400 мл/мин, и скорость программированного повышения температуры равна 2^oC/мин.

На фиг. 2A-2E показана степень превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах во втором сравнительном примере. На фиг. 3A-3C показана степень превращения диоксида углерода в углерод, метан и монооксид углерода, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах, и фиг. 3D иллюстрирует общую степень превращения во втором сравнительном примере. Что касается каждой из фигур 2A-2E и 3A-3D, на горизонтальной оси показана температура (в ^oC), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фигурах 2A-2E и 3A-3D показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре. С помощью газового хроматографа 16 определяют количества монооксида углерода, диоксида углерода, метана и азота, и суммарное количество найденных монооксида углерода, диоксида углерода и метана вычитают из количества поданного диоксида углерода и получают содержание углерода в реакторе. Общую степень превращения получают посредством вычитания количества найденного диоксида углерода из количества поданного диоксида углерода.

Из фигур 2A-2E и 3A-3D видно, что максимум степени превращения диоксида углерода в углерод составляет 6,8%, и этот пик находится между 510 и 520^oC. Степень превращения в углерод, которая возрастает до четвертого цикла подъема температуры, подвержена снижению в пятом цикле повышения температуры.

Третий сравнительный пример
Катализатор (a) - порошок металлического кобальта в количестве 0,1006 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После этого реакционную трубку 10 нагревают в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и измеряют количество полученного углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции равна 520^oC и время реакции составляет 7,3 часа.

На фиг. 4 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в третьем сравнительном примере. На горизонтальной оси показано время реакции (часы), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

Газ, выходящий из реакционной трубки 10, анализируют в каждый момент времени, показанный на фиг. 4, причем степень превращения в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения получают таким же образом, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,2945 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 4,2% и скорость осаждения углерода составляет 401 г углерода/кг катализатора в час.

Четвертый сравнительный пример
Катализатор (a) - порошок металлического кобальта в количестве от 0,3 до 5 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После этого реакционную трубку 10 нагревают до 510^oC в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают со скоростью от 200 до 400 мл/мин смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и измеряют количество полученного углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6 и время реакции составляет от 7 до 13 часов.

На фиг. 5 приведена зависимость количества осажденного углерода (скорости осаждения) и средней степени превращения от объемной скорости (скорость потока смешанного газа, отнесенная к весу катализатора в единицу времени) в четвертом сравнительном примере. На горизонтальной оси показана объемная скорость потока (мл/г кат•ч), а на вертикальной оси показано количество осажденного углерода (г углерода/кг кат•ч) или средняя степень превращения (%).

Понятно, что при увеличении объемной скорости средняя степень превращения диоксида углерода в углерод уменьшается, в то время как количество углерода, осажденного на вес катализатора в час, возрастает.

Пятый сравнительный пример
Катализатор (b) - порошок металлического никеля в количестве 0,1003 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После этого реакционную трубку 10 нагревают в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и измеряют количество полученного углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции равна 520^oC и время реакции составляет 10 часов.

На фиг. 6 показано изменение во времени реакции средней степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты в пятом сравнительном примере. На горизонтальной оси показано время реакции (в часах), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

Газ, выходящий из реакционной трубки 10, анализируют в каждый момент времени, показанный на фиг. 6, причем степень превращения в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения получают таким же образом, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что образование углерода не наблюдается.

Шестой сравнительный пример
Катализатор (c) - гранулы металлического никеля в количестве 0,1001 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После этого реакционную трубку 10 нагревают в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и измеряют количество полученного углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции равна 500^oC и время реакции составляет 10 часов.

На фиг. 7 показано изменение во времени реакции средней степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты в шестом сравнительном примере. На горизонтальной оси показано время реакции (в часах), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

Газ, выходящий из реакционной трубки 10, анализируют в каждый момент времени, показанный на фиг. 7, причем степень превращения в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения получают таким же образом, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что образование углерода не наблюдается.

Теперь будут описаны примеры 1-12, в которых углерод получают с использованием кобальта с добавкой 1% калия - катализатор (A), никеля с добавкой 1% калия - катализатора (B) и гранул металлического никеля с добавкой 1% калия - катализатора (C).

Первый пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,32 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,25 г. Этот вес восстановленного катализатора 12 рассчитывают по относительному уменьшению веса после восстановления, проведенного в другом реакторе. Это также применимо к остальным примерам. После этого температуру реакционной трубки 10 периодически повышают в интервале от 250 до 620^oC, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и прореагировавший газ анализируют в газовом хроматографе 16, определяя количество продуктов. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, и скорость программированного повышения температуры равна 2^oC/мин.

На фиг. 8A-8E показана степень превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах в этом первом примере. На фиг. 9A-9C показана степень превращения диоксида углерода в углерод, метан и монооксид углерода, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах, и фиг. 9D иллюстрирует общую степень превращения в первом примере. Что касается каждой из фигур 8A-8E и 9A-9D, на горизонтальной оси показана температура (в ^oC), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фигурах 8A-8E и 9A-9D показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре. Степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

Из фигур 8A-8E и 9A-9D видно, что максимум степени превращения диоксида углерода в углерод составляет 18,0%, и этот пик находится между 410 и 430^oC.

Второй пример
Никелевый катализатор (B) с добавкой 1% калия в количестве 0,26 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,25 г. После этого температуру реакционной трубки 10 периодически повышают в интервале от 250 до 620^oC, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и прореагировавший газ анализируют в газовом хроматографе 16, определяя количество продуктов. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, и скорость программированного повышения температуры равна 2^oC/мин.

На фиг. 10A-10E показана степень превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах в этом втором примере. На фиг. 11A-11C показана степень превращения диоксида углерода в углерод, метан и монооксид углерода, которые получены при повторном повышении температуры, в пяти циклах, и фиг. 11D иллюстрирует общую степень превращения во втором примере. Что касается каждой из фигур 10A-10E и 11A-11D, на горизонтальной оси показана температура (в ^oC), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фигурах 10A-10E и 11A-11D показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

Из фигур 10A-10E и 11A-11D видно, что максимум степени превращения диоксида углерода в углерод составляет 14,0%, и этот пик находится между 480 и 510^oC.

Третий пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,64 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,50 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 520^oC и время реакции равно 10 часов.

На фиг. 12 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом третьем примере. На горизонтальной оси показано время, а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 12 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 1,56 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 16,2% и скорость осаждения углерода составляет 312 г углерода/кг катализатора в час.

Четвертый пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,64 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,50 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 800 мл/мин, температура реакции составляет 520^oC и время реакции равно 40 минутам.

На фиг. 13 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом четвертом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 13 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,71 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 13,8% и скорость осаждения углерода составляет 1065 г углерода/кг катализатора в час.

Пятый пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,38 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,30 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 400 мл/мин, температура реакции составляет 520^oC и время реакции равно 4,5 часа.

На фиг. 14 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом пятом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 14 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 1,75 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 10,5% и скорость осаждения углерода составляет 1356 г углерода/кг катализатора в час.

Шестой пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,0158 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,0123 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:4:8, скорость потока смешанного газа составляет 65 мл/мин, температура реакции составляет 520^oC и время реакции равно 5 часам.

На фиг. 15 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом шестом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 15 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,1647 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 5,1% и скорость осаждения углерода составляет 2678 г углерода/кг катализатора в час.

Седьмой пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,1270 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,0992 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 410^oC и время реакции равно 1 час 13 минут.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,2098 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 17,9% и скорость осаждения углерода составляет 1738 г углерода/кг катализатора в час.

Восьмой пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,0112 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,0087 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 410^oC и время реакции равно 5 часам.

На фиг. 16 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом восьмом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 16 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,0816 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 1,7% и скорость осаждения углерода составляет 1876 г углерода/кг катализатора в час.

Девятый пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,1268 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,0990 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 410^oC и время реакции равно 1 часу.

На фиг. 17 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом девятом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 17 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем
степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,1619 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 16,8% и скорость осаждения углерода составляет 1635 г углерода/кг катализатора в час.

Десятый пример
Кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия в количестве 0,1267 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,0989 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 500^oC и время реакции равно 1 часу.

На фиг. 18 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в этом десятом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 18 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,1357 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 14,1% и скорость осаждения углерода составляет 1372 г углерода/кг катализатора в час.

Одиннадцатый пример
Никелевый катализатор (B) с добавкой 1% калия в количестве 0,1039 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,1015 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 500^oC и время реакции равно 1,75 часа.

На фиг. 19 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в одиннадцатом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 19 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,1517 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 9,0% и скорость осаждения углерода составляет 854 г углерода/кг катализатора в час.

Двенадцатый пример
Никелевый катализатор (B) с добавкой 1% калия в количестве 0,1043 г загружают в реакционную трубку 10 показанного на фиг. 1 реактора с фиксированным слоем в качестве катализатора 12 и восстанавливают его в атмосфере водорода 1 час при 400^oC. После восстановления вес катализатора 12 составляет 0,1022 г. После этого температуру реакционной трубки 10 повышают, нагревая ее в нагревающей печи 14, в то время как в нее подают смешанный газ, содержащий газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород, и определяют количество образовавшегося углерода по изменению веса до и после реакции. В этой реакции газообразный азот, газообразный диоксид углерода и газообразный водород находятся в соотношениях 1:3:6, скорость потока смешанного газа составляет 100 мл/мин, температура реакции составляет 500^oC и время реакции равно 3,25 часа.

На фиг. 20 показано изменение во времени реакции степени превращения диоксида углерода в соответствующие продукты, которые получены в двенадцатом примере. На горизонтальной оси показано время (час), а на вертикальной оси показана степень превращения диоксида углерода (в %).

На фиг. 20 показаны результаты анализа газа, выходящего из реакционной трубки 10, при каждой температуре, причем степень превращения диоксида углерода в монооксид углерода, метан и углерод и общую степень превращения определяют так же, как во втором сравнительном примере.

В результате измерений веса после реакции определяют, что количество образовавшегося углерода составляет 0,1499 г, средняя степень превращения диоксида углерода в углерод составляет 4,8% и скорость осаждения углерода составляет 451 г углерода/кг катализатора в час.

При сопоставлении данных первого примера, в котором используется кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия, с данными второго сравнительного примера, в котором используется катализатор (a) - порошок металлического кобальта, в отношении влияния температуры на каталитическую реакцию получения углерода видно, что оптимальная температура катализатора во втором сравнительном примере находится между 510 и 520^oC, в то же время возможно снижение оптимальной температуры катализатора до 410-430^oC в первом примере, и максимальная степень превращения во втором сравнительном примере составляет 6,8%, в то же время возможно улучшение максимальной степени превращения до 18% в первом примере.

Во втором примере при использовании никелевого катализатора (B) с добавкой 1% калия оказалось возможным подтвердить осаждение углерода, хотя в пятом сравнительном примере с использованием порошкообразного металлического никелевого катализатора (b) углерод не осаждался.

При сравнении данных седьмого примера, в котором используется кобальтовый катализатор (A) с добавкой 1% калия, с данными третьего сравнительного примера, в котором используется катализатор (a) - порошок металлического кобальта, в отношении средней степени превращения и количества углерода, осажденного на катализаторе получения углерода, ясно, что в настоящем изобретении улучшены показатели средней степени превращения и количества осажденного углерода.

В одиннадцатом примере при использовании никелевого катализатора (B) с добавкой 1% калия оказалось возможным подтвердить осаждение углерода, хотя в пятом сравнительном примере с использованием порошкообразного металлического никелевого катализатора (b) углерод не осаждался.

В двенадцатом примере при использовании гранулированного никелевого катализатора (C) с добавкой 1% калия оказалось возможным подтвердить осаждение углерода, хотя в шестом сравнительном примере с использованием гранулированного металлического никелевого катализатора (c) углерод не осаждался.

Из этих результатов следует, что производительность по углероду катализатора получения углерода улучшается при добавлении элемента - щелочного металла к катализатору для получения углерода, который в основном содержит никель или кобальт и который применяется для получения углерода из смешанного газа, содержащего источник углерода.

В мировом масштабе требуется снизить выброс диоксида углерода, который вызывает глобальное потепление. Катализатор настоящего изобретения для получения углерода, который может производить углерод с низкими энергетическими затратами по сравнению с традиционным способом получения углерода путем восстановления диоксида углерода, может дать значительный вклад в сокращение выброса диоксида углерода.

Хотя настоящее изобретение было описано и подробно проиллюстрировано, можно понять, что это сделано только с целью иллюстрации и примера, и это не следует рассматривать с целью ограничения; замысел и объем настоящего изобретения ограничивается только в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Фиг. 1. 1 - Выброс. 2 - H₂ газ. 4 - CO₂ газ. 6 - N₂ газ. 8 - Газовый смеситель. 14 - Нагревающая печь. 16 - Газовый хроматограф.

Фиг. 2A. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 2B. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Второй цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 2C. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Третий цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 2D. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Четвертый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 2E. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Пятый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 3A. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Углерод. 3 - Четвертый цикл. 4 - Пятый цикл. 5 - Третий цикл. 6 - Второй цикл. 7 - Первый цикл. 8 - Температура катализатора.

Фиг. 3B. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Четвертый цикл. 4 - Пятый цикл. 5 - Третий цикл. 6 - Второй цикл. 7 - Температура катализатора.

Фиг. 3C. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Третий цикл. 4 - Пятый цикл. 5 - Второй цикл. 6 - Четвертый цикл. 7 - Температура катализатора.

Фиг. 3D. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Четвертый цикл. 4 - Первый цикл. 5 - Пятый цикл. 6 - Третий цикл. 7 - Второй цикл. 8 - Температура катализатора.

Фиг. 4. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 5. 1 - Количество осажденного углерода (г - углерода/кг - катализатора в час). 2 - Количество осажденного углерода на вес катализатора в единицу времени. 3 - Средняя степень превращения 002 в углерод. 4 - Объемная скорость (мл/г - катализатора в час). 5 - Средняя степень превращения.

Фиг. 6. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 7. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 8A. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 8B. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Второй цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 8C. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Третий цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 8D. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Четвертый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 8E. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Пятый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 9A. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Углерод. 3 - Первый цикл. 4 - Второй цикл. 5 - Третий цикл. 6 - Четвертый цикл. 7 - Пятый цикл. 8 - Температура катализатора.

Фиг. 9B. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Четвертый цикл. 3 - Пятый цикл. 4 - Третий цикл. 5 - Второй цикл. 6 - Первый цикл. 7 - Температура катализатора.

Фиг. 9C. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Второй цикл. 4 - Четвертый цикл. 5 - Третий цикл. 6 - Пятый цикл. 7 - Температура катализатора.

Фиг. 9D. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Третий цикл. 4 - Четвертый цикл. 5 - Пятый цикл. 6 - Первый цикл. 7 - Второй цикл. 8 - Температура катализатора.

Фиг. 10A. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 10B. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Второй цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 10C. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Третий цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 10D. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Четвертый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 10E. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Пятый цикл. 3 - Общая степень превращения. 4 - Содержание углерода. 5 - Температура катализатора.

Фиг. 11A. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Углерод. 3 - Второй цикл. 4 - Пятый цикл. 5 - Третий цикл. 6 - Четвертый цикл. 7 - Первый цикл. 8 - Температура катализатора.

Фиг. 11B. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Пятый цикл. 3 - Четвертый цикл. 4 - Третий цикл. 5 - Второй цикл. 6 - Первый цикл. 7 - Температура катализатора.

Фиг. 11C. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Первый цикл. 3 - Второй цикл. 4 - Третий цикл. 5 - Пятый цикл. 6 - Четвертый цикл. 7 - Температура катализатора.

Фиг. 11D. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Пятый цикл. 4 - Третий цикл. 5 - Четвертый цикл. 6 - Второй цикл. 7 - Первый цикл. 8 - Температура катализатора.

Фиг. 12. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время.

Фиг. 13. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 14. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 15. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 16. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 17. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 18. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 19. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Фиг. 20. 1 - Степень превращения диоксида углерода. 2 - Общая степень превращения. 3 - Содержание углерода. 4 - Время (час).

Формула изобретения

1. Катализатор получения углерода, применяемый для получения углерода посредством приведения в контакт со смешанным газом, содержащим источник углерода, в основном, содержит, по меньшей мере, или никель, или кобальт с добавкой к ним элемента - щелочного металла.

2. Катализатор по п.1, который, в основном, содержит кобальт с добавкой к нему калия в качестве элемента - щелочного металла.

3. Катализатор по п.1, который, в основном, содержит никель с добавкой к нему калия в качестве компонента щелочного металла.

4. Способ получения углерода посредством приведения катализатора, который, в основном, содержит, по меньшей мере, или никель, или кобальт с добавкой к ним элемента - щелочного металла, в контакт со смешанным газом, содержащим источник углерода.

5. Способ получения углерода по п.4, в котором указанный катализатор, в основном, содержит кобальт с добавкой к нему калия в качестве компонента щелочного металла, причем в этом способе реакцию осуществляют в условиях температуры 350 - 550^oС.

6. Способ получения углерода по п.5, в котором указанную реакцию осуществляют в условиях температуры 410 - 430^oС.

7. Способ получения углерода по п.4, в котором указанный катализатор в основном содержит никель с добавкой к нему калия в качестве компонента щелочного металла, причем в этом способе реакцию осуществляют в условиях температуры 400 - 610^oС.

8. Способ получения углерода по п.7, в котором указанную реакцию осуществляют в условиях температуры 480 - 600^oС.

9. Способ получения углерода по п.4, в котором указанный смешанный газ содержит диоксид углерода в качестве указанного источника углерода.

10. Способ получения углерода по п.9, в котором указанный смешанный газ дополнительно содержит водород.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29