Сборник тезисов докладов

Водород. Технологии. Будущее 

23–24 декабря 2020 г.  

 

 

11 

 

NI-СОДЕРЖАЩИЕ СТРУКТУРИРОВАННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ТРАНСФОРМАЦИИ 

ЭТАНОЛА В ВОДОРОД И СИНТЕЗ-ГАЗ 

М.В. Арапова, С.Н, Павлова, В.А. Садыков 

Институт катализа им. Г.К. Борескова,   

Россия, г.Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 5, 630090 

E-mail: 

arapova@catalysis.ru

  

 

Использование возобновляемого биосырья для получения водородсодержащего газа в настоящее 

время  является  важнейшим  перспективным  направлением  зеленой  энергетики  [1].  Реализация  паровой 

конверсии  жидких  биотоплив,  в  первую  очередь  биоэтанола,  на  структурированных  катализаторах  при 

коротком времени контакта позволяет достигать высокого выхода синтез-газа. При этом использование 

структурированных  носителей  с  хорошей  теплопроводностью,  обеспечивающих  эффективную 

теплопередачу внутри реактора, предотвращает образование горячих точек и деградацию катализаторов 

[2]. Несмотря на интенсивные исследования, основной проблемой масштабирования реакции конверсии 

биотоплив  остается  образование  углерода  и  спекание  дешевых  никельсодержащих  катализаторов, 

наиболее подходящих для  практического применения [3]. В данном исследовании разработан подход к 

получению  высокоэффективных  катализаторов  на  основе  предшественников  -  никельсодержащих 

сложных  оксидов,  закрепленных  на  поверхности  модифицированного  магнием  оксида  алюминия  -  для 

процессов паровой и парокислородной конверсии этанола как модельного компонента биотоплива.  

Катализаторы общей формулы mLnNi

0.9

Ru

0.1

О

3

/nMg-Al

2

O

3

 (Ln = La, Pr, m=10-20% масс., n=6-15% 

масс.)  получали  пропиткой  γ-Al

2

O

3

,  предварительно  модифицированного  оксидом  магния,  совместным 

раствором  солей  Pr  (La),  Ni,  Ru,  взятых  в  стехиометрическом  соотношении.  Катализаторы 

охарактеризованы с помощью РФА, ПЭМ с EDX, РФЭС и ТПВ-H

2

. Порошок катализатора был нанесен на 

структурированные  носители:  пластины  керамической  или  металлической  пены  Ni-Al  [3].  Реакцию 

паровой конверсии этанола на фракции катализатора проводили в температурном диапазоне 500-800 ° C 

при  времени  контакта  0,07  с.  Испытания  стабильности  структурированных  катализаторов  проводили  в 

пилотном реакторе, состав реакционной смеси: 30%C

2

H

5

OH + 60%Н

2

О + 0÷2,5% O

2

 + 7,5÷10% N

2

.

 

Исследование  фазового  состава  и  структуры  полученных  образцов  носителей  и  катализаторов 

показало, что образцы mLnNi

0.9

Ru

0.1

О

3

/nMg-Al

2

O

3

 (Ln = La, Pr, m=10-20% масс., n=6-15% масс.) с удельной 

поверхностью  100-120  м

2

/г  представляют  собой  оксиды  со  структурой  шпинели  с  увеличенными 

параметрами решетки вследствие частичного встраивания в решетку катионов Mg и Ni. Изучение образцов 

после  обработки  в  восстановительной  среде  методами  ПЭМ  и  РФЭС  показало,  что  на  поверхности 

оксидной  матрицы  образуются  прочносвязанные  высокодисперсные  (порядка  6  нм)  частицы  металла  - 

никеля и его сплава с Ru. Измерения каталитической активности образцов в реакции паровой конверсии 

этанола  показали, что с  увеличением  концентрации магния растет выход водорода, а  селективность по 

этилену  снижается,  что  обусловлено  снижением  концентрации  кислотных  льюисовских  центров  на 

поверхности  носителя.  Изучение  методом  ИК  спектроскопии  in  situ  поверхностных  комплексов  и 

газообразных продуктов, образующихся при взаимодействии этанола и смеси этанол-вода с поверхностью 

катализатора  показало,  что  увеличение  концентрации  магния  способствует  образованию 

преимущественно слабосвязанных монодентантных этокси-групп с высокой реакционной способностью. 

Испытания наиболее эффективного структурированного катализатора на основе металлического 

Ni-Al  сплава  с  нанесенным  каталитическим  слоем  в  последовательно  проведенных  реакциях 

парокислородной  и  паровой  конверсии  этанола  в  пилотном  реакторе  в  концентрированной  смеси 

(концентрация  этанола  30%)  показало,  что  катализатор  в  этих  условиях  обеспечивает  высокий  выход 

водорода (до 80%) и не теряет активности в течение по меньшей мере 40 часов. 

жүктеу/скачать 6,55 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: