Каталізатор і спосіб риформінгу окислених сполук

Реферат: Каталізатор і спосіб риформінгу водних розчинів окислених сполук, наприклад, етиленгліколю, гліцеролу, цукрових спиртів і цукрів для отримання таких продуктів, як гідроген і алкани. Водні розчини, що містять щонайменше 20 мас. % окислених сполук, можуть бути риформовані з застосуванням каталізатора, який включає перехідний метал Групи VIII і перехідний метал Групи VIIB, бажано, на підкладці з активованого карбону. В інших втіленнях каталізатори застосовують для отримання гідрогену або алканів при реакційній температурі нижче 300 °С. UA 100362 C2 (12) UA 100362 C2 UA 100362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цей винахід був зроблений за підтримки уряду США (грант DOC NIST ATP Grant No 70NB3H3014 і DOE Grant No. DE-FG36-04GO14258. США мають певні права на цей винахід. Винахід стосується каталізаторів і способів риформінгу окислених сполук, сполук біологічного походження, для отримання таких продуктів, як гідроген або алкани, з використанням процесів риформінгу, наприклад, водно-фазного риформінгу. Каталізатори і процеси, описані тут, можуть бути використані, наприклад, для риформінгу водних розчинів гліцеролу, цукрових спиртів, цукрів або поліолів, наприклад, етиленгліколю і пропіленгліколю, а також гідрокарбонових кислот. Існують обмежені об'єми невідновлюваних викопних палив, наприклад, сирої нафти і природного газу, які використовують для генерування енергії. Біомаса (продукт рослинного походження) є одним з найбільш важливих відновлюваних джерел енергії. Конверсія біомаси у палива, хімічні сполуки, матеріали і енергію зменшують залежність від іноземних нафти і природного газу. Наразі біомаса є єдиною відновлюваною альтернативою рідкому транспортному паливу. Використання біомаси зміцнює сільськогосподарську економіку, зменшує залежність США від імпорту нафти, знижує забруднення води і повітря і зменшує тепличний ефект. Головною задачею, пов'язаною з розвитком і підтриманням промислового сектора, є проблема розробки ефективних і екологічно безпечних технологій отримання палив, наприклад, гідрогену, з відновлюваних джерел. Генерування енергії з відновлюваних джерел, наприклад, біомаси, знижує утворення діоксиду карбону, газу, що створює тепличний ефект, тобто причину глобального потепління. Це пояснюється тим, що біомаса сама споживає діоксид карбону протягом її життєвого циклу. Водно-фазний риформінг (ВФР) є процесом каталітичного риформінгу, який генерує збагачений гідрогеном паливний газ з окислених сполук, що походять з біомаси (гліцерол, цукри, цукрові спирти). Отриманий паливний газ може бути використаний як джерело палива для генерування електроенергії у паливних елементах РЕМ, твердооксидних паливних елементах, двигунах внутрішнього згоряння або газових турбінах. Процеси ВФР дозволяють отримувати легкі гідрокарбони (наприклад, метан, етан, пропан, бутан і гексан) і/або гідроген реакцією окислення сполук рідкою водою при низьких температурах (наприклад, нижче 300 °C). Головною операцією процесу ВФР є риформінг, який можна проводити у рідкій фазі. Процес ВФР може проходити при температурах (наприклад, 150-270 °C), коли реакція переходу водагаз є сприятливою і уможливлює утворення гідроген з невеликою кількістю CO у єдиному хімічному реакторі. Перевагам процесу ВФР є: (i) реакція перетворення, що проходить при низьких тисках (звичайно15-50 бар) і забезпечує ефективне очищення збагаченого гідрогеном потоку; (ii) утворення збагаченого гідрогеном паливного газу при низьких температурах без леткої фази води, що забезпечує суттєве збереження енергії; (iii) робота, при температурах, сприятливих для реакції переходу вода-газ, що дозволяє отримувати високоякісний паливний газ з низьким вмістом CO у єдиному хімічному реакторі, (iv) робота, при температурах, які мінімізують небажані реакції розкладання, типові в умовах, коли карбогідрат розігрівають до підвищеної температури, і (v) утилізація сільськогосподарської сировини у США. У процесі ВФР використовуються термодинамічні властивості окислених сполук, що містять С:О з стехіометрією 1:1, утворювати гідроген з цих окислених сполук при відносно низьких температурах однією реакційною операцією (див. фіг. 1) на відміну від деяких багатореакторних систем, які використовуються для отримання гідрогену паровим риформінгом гідрокарбонів. Фіг. 1 ілюструє термодинамічні дані з Chemical Properties Handbook, C.L. Yaws, McGraw Hill, 1999. Реакційні умови отримання гідрогену з гідрокарбонів диктуються термодинамікою парового риформінгу алканів з утворенням CO і H2 (реакція 1) і реакції переходу вода-газ з утворенням CО2 і H2 з CO (реакція 2). CnH2n+2+nH2О