Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Каталитический микрореактор для парциального окисления метана

Полный текст:

Аннотация

Исследована активность в реакции парциального окисления метана Rh/Ni/Al2O3 каталитических покрытий, нанесенных на поверхность FeCrAl-пластин, в зависимости от соотношения Rh/Ni и условий формирования алюмооксидного слоя. Разработан микрореактор на основе 23 пластин с наиболее активным составом покрытия 5%Rh/10%Ni/Al2O3. Результаты испытания этого микрореактора в указанной реакции при 700 °С показали его высокую конкурентоспособность с известными зарубежными аналогами.

Об авторах

Л. Т. Цикоза
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Россия


Е. В. Матус
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Россия


И. З. Исмагилов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Россия


В. В. Кузнецов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН; Институт углехимии и химического материаловедения
Россия


М. А. Керженцев
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Россия


З. Р. Исмагилов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН; Институт углехимии и химического материаловедения
Россия


Список литературы

1. Chemistry for the Energy Future / eds. Parmon V.N., Tributsch H., Bridgwater A.V., Hall D.O. Oxford; Malden: Blackwell Science, 1999.

2. Арутюнов В.С., Крылов О.В. Окислительные превращения метана. М.: Наука, 1998.

3. Aartun I., Gjervan T., Venvik H., Görke O., Pfeifer P., Fathi M., Holmen A., Schubert K. Catalytic conversion of propane to hydrogen in microstructured reactors // Chem. Eng. J. 2004. Vol. 101. P. 93-99.

4. Aartun I., Gjervan T., Silberova B., Venvik H., Pfeiffer P., Görke O.A., Schubert K., Holmen A. Hydrogen production from propane in Rh-impregnated metallic microchannel reactors and alumina foams // Catal. Today. 2005. Vol. 105. P. 469-478.

5. Penneman H., Hessel V., Kolb G., Löwe H. Partial oxidation of propane using micro structured reactors // Chem. Eng. J. 2008. Vol. 135. P. S66-S73.

6. De Smet C.R.H., De Croon M.H.J.M., Berger R.J., Marin G.B., Schouten J.C. Design of adiabatic fixed-bed reactors for the partial oxidation of methane to synthesis gas. Application to production of methanol and hydrogen-for-fuel-cells // Chem. Eng. Sci. 2001. Vol. 56. P. 4849-4862.

7. Basile F., Fornasari G., Trifiro F., Vaccari A. Rh-Ni synergy in the catalytic partial oxidation of methane: surface phenomena and catalyst stability // Catal. Today. 2002. Vol. 77. P. 215-223.

8. Sun W.-Z., Jin G.-Q., Guo X.-Y. Partial oxidation of methane to syngas over Ni/SiC catalysts // Catal. Commun. 2005. Vol. 6. P. 135-139.

9. Макаршин Л.Л., Андреев Д.В., Павлова С.Н., Садыков В.А., Привезенцев В.В., Гулевич А.В., Собянин В.А., Пармон В.Н. Эффективность работы катализатора в микрореакторе парциального окисления метана // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2007. № 2. C. 132-134.

10. Nahar G., Dupont V. Hydrogen production from simple alkanes and oxygenated hydrocarbons over ceria-zirconia supported catalysts: Review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 32. P. 777-796.

11. Ismagilov I.Z., Matus E.V., Kuznetsov V.V., Mota N., Navarro R.M., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R., Fierro J.L.G. Nanoscale control during synthesis of Me/La2O3, Me/CexGd1-xOy and Me/CexZr1-xOy (Me = Ni, Pt, Pd, Rh) catalysts for autothermal reforming of methane // Catalysis Today. 2013. Vol. 210. P. 10-18.

12. Matus E.V., Ismagilov I.Z., Sukhova O.B., Zaikovskii V.I., Tsikoza L.T., Ismagilov Z.R., Moulijn J.A. Study of Methane Dehydroaromatization on Impregnated Mo/ZSM-5 Catalysts and Characterization of Nanostructured Mo Phases and Carbonaceous Deposits // Ind. Eng. Chem. Res. 2007. Vol. 46. P. 4063-4074.

13. Ismagilov Z.R., Matus E.V., Tsikoza L.T. Direct conversion of methane on Mo/ZSM-5 catalysts to produce benzene and hydrogen: achievements and perspectives // Energy Environ. Sci. 2008. Vol. 1. P. 526-541.

14. Ismagilov Z.R., Matus E.V., Kerzhentsev M.A., Tsikoza L.T., Ismagilov I.Z., Dosumov K.D., Mustafin A.G. Methane Conversion to Valuable Chemicals over Nanostructured Mo/ZSM-5 Catalysts // Petroleum Chemistry. 2011. Vol. 51. P. 174-186.

15. Abbas H.F., Daud W.M.A.W. Hydrogen production by methane decomposition: A review // Intern. Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. P. 1160-1190.

16. Kolb G., Hessel V., Cominos V., Pennemann H., Schurer J., Zapf R., Lowe H. Microstructured fuel processors for fuel-cell applications // Journal of Materials Engineering and Performance (JMEP). 2006. 15:389-393. doi: 10.1361/105994906X117161.

17. Kolb G. Fuel Processing for Fuel Cells. Weinheim: Wiley-VCH, 2008.

18. Schubert K., Bier W., Linder G., Seidel D. Herstellung und test von kompakten mikrowärmeübertragern // Chem. Eng. Tech. 1989. Vol. 61. P. 172-173.

19. Rebrov E.V., De Croon M.H.J.M., Schouten J.C. Design of a microstructured reactor with integrated heat-exchanger for optimum performance of a highly exothermic reaction // Catal. Today. 2001. Vol. 69. P. 183-192.

20. Kolb G., Hessel V. Micro-structured reactors for gas phase reactions // Chem. Eng. J. 2004. Vol. 98. P. 1-38.

21. Kiwi-Minsker L., Renken A. Microstructured reactors for catalytic reactions // Catalysis Today. 2005. Vol. 110. P. 2-14.

22. Pat. WO2006107206 B01J19/00; B01J4/00. Inlet section for micro-reactor / Mies M.J.M., Rebrov E.V., De Croon M.H.J.M., Schouten J.C., Ismagilov I.Z. // 2006.

23. Ismagilov I.Z., Ekatpure R.P., Tsykoza L.T., Matus E.V., Rebrov E.V., De Croon M.H.J.M., Kerzhentsev M.A., Schouten J.C. Optimization of anodic oxidation and Cu-Cr oxide catalyst preparation on structured aluminum plates processed by electro discharge machining // Catal. Today. 2005. Vol. 105. P. 516-528.

24. Макаршин Л.Л., Пармон В.Н. Микроканальные каталитические системы для водородной энергетики // Российский химический журнал. 2006. Т. L, № 6. С. 19-25.

25. Rebrov E.V., Ismagilov I.Z., Ekatpure R.P., De Croon M.H.J.M., Schouten J.C. Header design for flow equalization in microstructured reactors // AIChE J. 2007. Vol. 53. P. 28-38.

26. Ismagilov I.Z., Michurin E.M., Sukhova O.B., Tsykoza L.T., Matus E.V., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R., De Croon M.H.J.M., Schouten J.C. Oxidation of organic compounds in a microstructured catalytic reactor // Chem. Eng. J. 2008. Vol. 135. P. S57-S65.

27. Ismagilov Z.R., Matus E.V., Ismagilov I.Z., Protasova L.N., Yakutova A.M., Kerzhentsev M.A., Rebrov E.V., Schouten J.C. Design of Pt-Sn catalysts on mesoporous titania films for microreactor application // Сatalysis Today. 2009. Vol. 147. P. S81-S86.

28. Пат. RU2433862 C1. Реактор для парциального окисления углеводородов (варианты) / Макаршин Л.Л., Андреев Д.В., Злобин Е.Г., Грибовский А.Г., Пармон В.Н. // Бюл. № 2. 2011.

29. Охлопкова Л.Б., Матус Е.В., Исмагилов И.З., Керженцев М.А., Исмагилов З.Р. Синтез тонкопленочных наноразмерных биметаллических катализаторов на основе мезопористого TiO2 для микроструктурированных реакторов // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. C. 540-548.

30. Охлопкова Л.Б., Матус Е.В., Исмагилов И.З., Керженцев М.А., Просвирин И.П., Исмагилов З.Р. Синтез мезопористых биметаллических Pt-Sn каталитических покрытий из полиядерных предшественников для процессов тонкого органического синтеза // Журнал структурной химии. 2013. Т. 54. C. 1003-1012.

31. Okhlopkova L.B., Kerzhentsev M.A., Tuzikov F.V., Larichev Y.V., Ismagilov Z.R. Palladium-zinc catalysts on mesoporous titania prepared by colloid synthesis. II. Synthesis and characterization of PdZn/TiO2 coating on inner surface of fused silica capillary // J. Nanopart. Res. 2012. 14:1088. doi: 10.1007/s11051-012-1088-x.

32. Valentini M., Groppi G., Cristiani C., Levi M., Tronconi E., Forzatti P. The deposition of y-Al2O3 layers on ceramic and metallic supports for the preparation of structured catalysts // Catal. Today. 2001. Vol. 69. P. 307-314.

33. Haas-Santo K., Görke O., Preifer P., Schubert K. Catalyst coatings for microstructure reactors // Chimia. 2002. Vol. 56. P. 605-610.

34. Men Y., Kolb G., Zapf R., O’Connell M., Ziogas A. Methanol steam reforming over bimetallic Pd-In/Al2O3 catalysts in a microstructured reactor // Appl. Catal. A: General. 2010. Vol. 380. P. 15-20.

35. Lee S.-J., Gavriilidis A. Au catalysts supported on anodized aluminium for low-temperature CO oxidation // Catal. Commun. 2002. Vol. 3. P. 425-428.

36. Yin F., Ji S., Chen B., Zhao L., Liu H., Li C. Preparation and characterization of LaFe1-xMgxO3/ Al2O3/FeCrAl: Catalytic properties in methane combustion // Appl. Catal. B: Environmental. 2006. Vol. 66. P. 265-273.

37. Hou P.Y., Zhang X.F., Cannon R.M. Impurity distribution in Al2O3 formed on FeCrAl alloy // Scripta Materialia. 2004. Vol. 50. P. 45-49.

38. Pat. US005814137A C0413 103/61. Sol for coating metals / Blohowiak Kay Y., Krienke Kenneth A., Osborne Joseph H. // 1998.

39. Pat. US005208206A B01J 21/04. Method of manufacturing an exhaust gas purifying catalyst / Shigeru Yasaki, Yasutaka Yoshino, Kazunori Ihara, Kenji Ohkubo // 1993.

40. Axelsson I.M., Lowendahl L., Otterstedt J.E. Hydrothermal stability of silica as a support for platinum in an oxidation catalyst // Appl. Catal. 1988. Vol. 44. P. 251-260.

41. Lours P., Alexis I., Bernhart G. Oxidation resistance of ODS alloy PM2000 from 880 °C to 1400 °C // J. Materials Sci. Lett. 1998. Vol. 17. P. 1089-1093.

42. Pat. JP 2005169213 (A) C01B3/22. Microreactor / Mae Kazuro, Maki Taisuke // 2005.

43. Tonkovich A.Y., Zilka J.L., Powell M.R., Call C.J. The catalytic partial oxidation of methane in a microchannel chemical reactor in Process Miniaturization // Proc. of 2nd Intern. Confer. on Microreaction Technology (IMRET-2). New Orleans. USA. 1998. P. 45-53.

44. Fichtner M., Mayer J., Wolf D., Schubert K. Microstructured rhodium catalyst for the partial oxidation of methane to syngas under pressure // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. Vol. 40. P. 3475-3483.


Для цитирования:


Цикоза Л.Т., Матус Е.В., Исмагилов И.З., Кузнецов В.В., Керженцев М.А., Исмагилов З.Р. Каталитический микрореактор для парциального окисления метана. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2014;(9):22-31.

For citation:


Tsikoza L.T., Matus E.V., Ismagilov I.Z., Kuznetsov V.V., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R. The catalytic microreactor for the partial oxidation of methane. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2014;(9):22-31. (In Russ.)

Просмотров: 111


ISSN 1608-8298 (Print)