Способ получения газа, обогащенного водородом, из газообразного углеводородного сырья

Авторы патента:

C01B3/02 - Неметаллические элементы; их соединения

Владельцы патента RU 2755470:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к способу получения богатой по водороду газовой смеси, содержащей водород, оксид углерода из газообразного углеводородного сырья. Способ получения газа, обогащенного водородом из газообразного углеводородного сырья, включающий риформинг с водяным паром углеводородного сырья, который осуществляют при 170-400°С при пропускании через слой СаО, при соотношении компонентов в вес. частях: 1 СО : 0,5-0,7 паров воды 1,9-2,1 СаО. Изобретение позволяет улучшить характеристики процесса путем контроля градиента температуры и соотношения компонентов. 1 табл.

Изобретение относится к способу получения богатой по водороду газовой смеси, содержащей водород, оксид углерода из газообразного углеводородного сырья.

Известен способ получения богатой водородом газовой смеси из галогенсодержащей газовой смеси, включающей водород и по меньшей мере 50 об.% монооксида углерода, в пересчете на сухую массу, путем взаимодействия галогенсодержащей газовой смеси с водой, имеющей температуру от 150 до 250°С, чтобы получить газовую смесь, бедную галогеном и имеющую мольное отношение пара к монооксиду углерода от 0,2:1 до 0,9:1, и подвергают указанную газовую смесь, бедную галогеном, реакции сдвига водяного газа, в котором часть или весь монооксид углерода конвертируют с паром до водорода и диоксида углерода в присутствии катализатора, который присутствует в одном реакторе с неподвижным слоем или в каскаде из более чем одного реактора с неподвижным слоем, и в котором температура газовой смеси, которая поступает в реактор или реакторы, равна от 190 до 230°С (RU №2515967 от 27.04.2013. Бюл. №23).

К недостаткам данного способа можно отнести сложность подготовки исходного сырья и использование катализатора для получения требуемой газовой смеси.

Наиболее близким к предложенному является способ получения газа, обогащенного водородом или оксидом углерода путем риформинга с водяным паром углеводородного сырья при повышенных температурах пропусканием через слой катализатора риформинга с водяным паром, в который подают кислород через проницаемую для кислорода мембрану, с последующим удалением конечного продукта из этого слоя. Углеводородное сырье пропускают через слой катализатора, во входной области которого содержится катализатор, имеющий активность в окислении углеводородного сырья (RU №2248931 от 27.03.2005, Бюл. №9).

Недостатком данного способа является сложность осуществления способа, наличие специальной мембраны, а также катализатор для осуществления данного процесса.

Задачей изобретения является упрощение процесса получения газа, обогащенного водородом, из газообразного углеводородного сырья.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения газа, обогащенного водородом, из газообразного углеводородного сырья, включающем риформинг с водяным паром углеводородного сырья, риформинг с водяным паром углеводородного сырья пропускают через слой СаО при температуре 170-400°С при соотношении компонентов в вес. частях: 1 СО : 0,5-0,7 паров воды 1,9-2,1 СаО.

Сущность способа заключается в следующем.

При риформинге углеводородного сырья водяным паром при повышенных температурах идет реакция содержащегося в сырье оксида углерода с водяным паром:

Полученный диоксид углерода взаимодействует с СаО по реакции:

который в виде твердого продукта выводится из получаемой смеси. Все реакции идут при известных температурах. Таким образом, суммарная реакция запишется в виде:

Верхний интервал температур 400°С ограничен термодинамикой реакций 1-3.

Нижний интервал температур 170°С ограничен кинетическими особенностями реакций 1-3.

При снижении соотношения одной части СО в синтез-газе меньше 0,5 части паров воды реакция 1 проходит не полно, а при увеличении содержания паров воды больше 0,7 части происходит необоснованный перерасход паров воды, что снижает выход водорода.

При снижении соотношения одной части СО в синтез-газе меньше 1,9 части СаО не полно проходит реакция 2, а при увеличении содержания СаО больше 2,1 части приводит к необоснованному перерасходу СаО, что снижает выход водорода.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В лабораторном пробирочном реакторе смешивали 2 г синтез-газа состава мас.%: Н₂ - 49,6; СО - 38,8; N₂ - 11,6. СО - 1 часть 0,5 части паров воды при температуре 170°С пропускали через порошкообразный СаО - 1,9 части. Полученный газ и продукт из СаО анализировали. Состав газа мас.%: Н₂ - 72; СО - 11,25; N₂ - 16,8. Рентгенофазовый анализ показал, что состав продукта соответствует СаСО₃.

Пример 2. В лабораторном пробирочном реакторе смешивали 2 г синтез-газа того же состава, что и в примере 1 (СО - 1 часть) и 0,7 части паров воды при температуре 170°С пропускали через порошкообразный СаО (2,1 части). Полученный газ и продукт из СаО анализировали. Состав газа мас.%: Н₂ - 74,4; СО - 8,3; N₂ - 17,4. Рентгенофазовый анализ показал, что состав продукта соответствует СаСО₃.

Пример 3. В лабораторном пробирочном реакторе смешивали 2 г синтез-газа того же состава, что и в примере 1 (СО - 1 часть) и 0,5 части паров воды при температуре 400°С пропускали через порошкообразный СаО (1,9 части). Полученный газ и продукт из СаО анализировали. Состав газа мас.%: Н₂ - 73,4; СО - 9,6; N₂ - 17,2. Рентгенофазовый анализ показал, что состав продукта соответствует СаСО₃.

Пример 4. В лабораторном пробирочном реакторе смешивали 2 г синтез-газа того же состава, что и в примере 1 (СО - 1 часть) и 0,7 части паров воды при температуре 400°С пропускали через порошкообразный СаО (2,1 части). Полученный газ и продукт из СаО анализировали. Состав газа мас.%: Н₂ - 74,4; СО - 7,2; N₂ - 17,4. Рентгенофазовый анализ показал, что состав продукта соответствует СаСО₃.

Способ осуществляли в лабораторном пробирочном реакторе, где смешивали 2 г синтез-газа состава мас.%: Н₂ - 49,6; СО - 38,8; N₂ - 11,6 и соответствующее частей воды и СаО на 1 часть СО содержащегося в синтез-газе. Смесь нагревали до соответствующей температуры, после чего смесь анализировали на содержание водорода и состав твердой фазы. Результаты анализов приведены в таблице. Анализ твердой фазы показал наличие СаСО₃.

Способ получения газа, обогащенного водородом, из газообразного сырья, включающий риформинг с водяным паром газообразного сырья, отличающийся тем, что риформинг с водяным паром включает пропускание газообразного сырья в виде синтез-газа через слой СаО при температуре 170-400°С, при соотношении компонентов в вес. частях: 1 СО : 0,5-0,7 паров воды и 1 СО : 1,9-2,1 СаО.

Изобретение относится к производству водородного топлива, а именно к производству топлива, обогащенного водородом углеводородного газа, содержащего метан, так называемое метано-водородное топливо (МВТ) с концентрацией водорода в газе (20-30) об.%. В устройстве для получения МВТ из углеводородного газа, содержащего метан, в частности природного газа, используется неравновесная низкотемпературная плазма микроволнового (СВЧ) разряда атмосферного давления, в которой происходит диссоциация молекул газа на водород и углерод.

Способ получения мезопористых углеродных материалов // 2755122

Предложен способ получения мезопористых углеродных материалов, включающий обеспечение внутреннего расходуемого импланта, нанесение углерода на поверхность внутреннего расходуемого импланта для образования углеродной оболочки, удаление внутреннего расходуемого импланта для получения мезопористого углеродного материала, причем исходный расходуемый имплант с нанесенным на него углеродом является отходом кремниевого производства - пылью циклонов или рукавной пылью, где удаление расходуемого внутреннего импланта происходит путем твердофазной реакции с сухой солью, где в качестве соли используется фторид или бифторид аммония, при температуре 350-400ºC, продукты травления темплата возгоняются, полученные мезопористые углеродные структуры не разрушаются.

Установка и способ получения синтез-газа // 2754422

Изобретение относится к способу получения синтез-газа. Способ получения синтез-газа, состоящего в основном из монооксида углерода и водорода, причем кислотные газы из него удалены, исходя из углеводородсодержащего топлива, а также из воздуха и пара, который включает в себя следующие стадии способа: a) фракционирование воздуха низкотемпературной ректификацией с получением потока кислорода, потока хвостового газа и потока азота, где поток хвостового газа и поток азота имеют температуру окружающей среды, и поток азота находится под давлением, b) преобразование углеводородсодержащего топлива при повышенном давлении и повышенной температуре потоком кислорода, полученным на стадии а), и паром в синтез-газ, c) удаление кислотных газов из синтез-газа, полученного на стадии b), с помощью низкотемпературной абсорбции в абсорбционной колонне жидким абсорбентом, d) охлаждение абсорбента, использованного на стадии с), до низкой температуры, необходимой для низкотемпературной абсорбции, с помощью компрессионной холодильной установки, где компрессионная холодильная установка содержит контур хладагента, в котором хладагент компримируют, вследствие чего он нагревается, и охлаждают и конденсируют при последующем теплообмене с охлаждающей водой, e) охлаждение охлаждающей воды до осуществления ее теплообмена с хладагентом на стадии d) путем испарительного охлаждения, при этом испарительное охлаждение на стадии е) проводят потоком хвостового газа, полученным на стадии а), и/или прошедшим дросселирование потоком азота, полученным на стадии а).

Улучшенные композиции адсорбентов rho, способы их получения и применения // 2754269

Изобретение относится к цеолитам RHO, которые могут быть использованы в качестве кинетически селективных адсорбентов для кислорода и/или азота, а также для удаления низких уровней N2 из Ar и удаления CO2 из метана. Раскрыты цеолиты RHO с соотношением Si/Al от 3,2 до 4,5 и содержанием непротонных внерешеточных катионов, причем цеолиты содержат не более 1 протона на элементарную ячейку, и при этом размер, количество и заряд внерешеточных катионов, которые присутствуют в цеолите, таковы, что требуется 1 или меньшее количество непротонных внерешеточных катионов на элементарную ячейку для занятия положений 8-членного кольца.

Способ получения высокопористого открытоячеистого углеродного материала // 2753654

Изобретение относится к получению высокопористого открытоячеистого углеродного материала и может быть использовано при изготовлении электродов, суперконденсаторов, остеопластического материала для замещения дефектов костной ткани, носителей катализаторов, а также экранов тепловой защиты и защиты от электромагнитного излучения.

Независимая свободнорасполагающаяся графеновая пленка и способ ее получения // 2753510

Изобретение может быть использовано при получении наноразмерных графеновых материалов. Способ получения независимой свободнорасполагающейся графеновой пленки включает обеспечение оксида графена в виде водного раствора оксида графена с концентрацией 0,5-10 мкг/мл и проведение фильтрования с отсасыванием при использовании смеси из сложных эфиров целлюлозы (МСЕ) в качестве подложки для получения пленки.

Способ создания квантовых точек для элементной базы радиотехники // 2753399

Изобретение относится к области наноэлектроники, а именно к технологии формирования наноструктур на поверхности твердого тела, и может быть использовано для создания полевых транзисторов, фотоэлементов, светодиодов, лазерных диодов. Способ получения квантовых точек включает магнетронное распыление мишени на подложку при постоянном токе в реакционной вакуумной камере, при этом на термостойкую подложку, выдерживающую температуру до 500°С, распылением мишени, состоящей из углерода и алюминия при отношении их площадей, занимаемых в мишени, равном 8:1, наносят пленку толщиной от 1 до 7 мкм, после чего выдерживают подложку с пленкой в реакционной вакуумной камере не менее 5 мин, с образованием на поверхности пленки квантовых точек диаметром от 10 до 150 нм с внутренними полостями и стенками из графена с примесями оксида алюминия, причем в реакционной вакуумной камере во время и после нанесения пленки на подложку поддерживают постоянное суммарное парциальное давление смеси газов 0,4 Па (3×10-3 мм рт.ст.), состоящей из 5% кислорода и 95% аргона.

Устройство для осуществления низкотемпературной плазменной реакции и способ разложения сероводорода // 2753275

Изобретение относится к области химии плазмы, в частности к устройству для осуществления низкотемпературной плазменной реакции и к способу разложения сероводорода, который выполняют в указанном устройстве. Устройство содержит: первую полость (1), имеющую, соответственно, первое впускное отверстие (11) и первое выпускное отверстие; вторую полость (2), расположенную снаружи вокруг первой полости или внутри нее, и второе впускное отверстие (21) и второе выпускное отверстие (22), расположенные, соответственно, во второй полости (2); внутренний электрод (3), по меньшей мере часть которого проходит в первую полость (1); наружный электрод (4), формирующий по меньшей мере часть боковой стенки первой полости (1) или расположенный на боковой стенке первой полости (1), окружая ее; заземляющий провод (5), причем один конец заземляющего провода (5) электрически соединен с заземляющим электродом, который представляет собой один электрод из указанных наружного электрода (4) и внутреннего электрода (3), при этом другой электрод из указанных наружного электрода (4) и внутреннего электрода (3) представляет собой высоковольтный электрод, и барьерный диэлектрик (6), расположенный между внутренним электродом (3) и наружным электродом (4) таким образом, что область разряда между внутренним электродом (3) и наружным электродом (4) разделена барьерным диэлектриком (6).

Способ получения сорбента на основе активированных углей для извлечения ртути из водных сред // 2753230

Изобретение относится к химической промышленности и охране окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод химических предприятий от ртути. Гранулированный активированный уголь обрабатывают модифицирующим раствором, обеспечивающим получение на его поверхности активного компонента - сульфида марганца (II), в две стадии.

Выращивание нанотрубок из свободных атомов // 2753099

Изобретение относится к нанотехнологии, микро- и наноэлектронике, космической и военной технике и может быть использовано при получении материалов с повышенной прочностью, при изготовлении микро- и наноразмерных интегральных схем или транзисторов, ресиверов, полевых эмиттеров, «космического лифта». Структура для выращивания нанотрубок не имеет волновода и содержит подложку с лицевой и тыльной сторонами; сырьевые атомы, расположенные поверх лицевой стороны и способные высвобождаться и мигрировать в результате поглощения электромагнитного излучения; каталитический слой, обеспечивающий возможность образовывать по меньшей мере одну нанотрубку из сырьевых атомов поверх лицевой стороны подложки.

Способ очистки зольного графита // 2755989

Изобретение относится к способу очистки зольного графита. Способ включает термическую обработку графитового концентрата в смеси с бифторидом аммония сначала при температуре 190-200°С в течение 2 ч, затем при температуре 360-400°С до полного прекращения процесса возгонки кремнефторида аммония с последующим выщелачиванием и промывкой полученного продукта, при этом термическую обработку выполняют в присутствии сульфата аммония, а выщелачивание и промывку осуществляют водой при комнатной температуре. Технический результат: упрощение процесса очистки зольного графита за счет сокращения количества стадий. 2 з.п. ф-лы, 2 пр.