Синтез горением Ni/Al2O3 катализаторов для разложения попутного нефтяного газа с использованием глицина в качестве топлива

UDK: 544.4:622.276

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-9-112-117

Ключевые слова: катализаторы, попутный нефтяной газ (ПНГ), разложение метана, синтез горением катализатора

Авт.: П.Б. Курмашов, к.т.н. (Новосибирский гос. технический университет); А.О. Дудоладов (Объединенный институт высоких температур РАН); М.С. Власкин, к.т.н. (Объединенный институт высоких температур РАН); А.А. Шишин (Новосибирский гос. технический университет); М.А. Даниленко (Новосибирский гос. технический университет); С.А. Шпакова (Новосибирский гос. технический университет); А.Г. Баннов, д.х.н. (Новосибирский гос. технический университет); Д.А. Волков (ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»); Т.В. Росицкая (ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»); А.Н. Король (ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»); Р.Г. Нургалиев (ООО «РИТЭК»); О.В. Славкина (ООО «РИТЭК»)

В данной работе исследована технология переработки попутного нефтяного газа на катализаторе системы 90% Ni/ 10% Al2O3, синтезированном методом горения растворов. Высокопроцентный катализатор синтезирован методом горения растворов в результате совместной термической обработки компонентов (NO3)2-Al(NO3)3-C2H5NO в муфельной печи при температуре 450 °С со скоростью 1 °С/мин. Полученный катализатор представлял собой порошок с удельной поверхностью 68-87 м2. В работе оценивалась каталитическая активность в реакции разложения метана и попутного нефтяного газа при давлении 0,1 МПа и температуре 550-650 °С. Катализаторы испытывали в проточном (по газу) горизонтальном реакторе без предварительного восстановления. Синтезированный образец катализатора и полученный на нем углеродный наноматериал исследовались с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, низкотемпературной адсорбции азота и рентгенофазового анализа. Экспериментально установлена взаимосвязь между средним диаметром нановолокна и температурой каталитической реакции. Наибольший удельный выход водорода и углеродных нановолокон со средним диаметром 69,8 нм составил соответственно 11,8 моль/Гкат и 71,0 г/Гкат, при температуре 550 °С в реакции разложения попутного нефтяного газа. Обнаружена зависимость выхода углерода (71,0 г/Гкат > 49,1 г/Гкат > 31,5 г/Гкат) и водорода (11,8 моль/Гкат > 8,2 моль/Гкат > 5,3 моль/Гкат) от температуры каталитической реакции, которая меняется в ряду 550 °С > 600 °С > 650 °C.

Список литературы

1. Nanofibrous carbon with herringbone structure as an effective catalyst of the H2S selective oxidation / V.V. Shinkarev, A.M. Glushenkov, D.G. Kuvshinov, G.G. Kuvshinov // Carbon. – 2012. – V. 48. – № 7. – Р. 2004–2012. – https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.02.008. – EDN: MXCREV

2. Su D.S., Centi G. A perspective on carbon materials for future energy application // Journal of Energy Chemistry. – 2013. – V. 22. – No 2. – P. 151–173. – https://doi.org/10.1016/S2095-4956(13)60022-4. – EDN: XCVMNG

3. Environmental Remediation Applications of Carbon Nanotubes and Graphene Oxide: Adsorption and Catalysis / Y. Wang, C. Pan, W. Chu [et al.] // Nanomaterials. – 2019. – V. 9. – No 3. – 439 p. – https://doi.org/10.3390/nano9030439. – EDN: DTKKQV

4. The effect of carbon nanotubes on epoxy matrix nanocomposites / E. Ciecierska, A. Boczkowska, K.J. Kurzydlowski [et al.] // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2012. – V. 111. – P. 1019–1024. – http://doi.org/10.1007/s10973-012-2506-0

5. Room-Temperature NO2 Gas Sensors Based on Granulated Carbon Nanofiber Material / A.G. Bannov, N.I. Lapekin, P.B. Kurmashov [et al.] // Chemosensors. – 2022. – V. 10. – No 12. – 525 p. – https://doi.org/10.3390/chemosensors10120525. – EDN: NLTGEJ

6. Shen Y., Lua A.C. Sol-gel synthesis of titanium oxide supported nickel catalysts for hydrogen and carbon production by methane decomposition // Journal of Power Sources. – 2015. – V. 280. – P. 467-475. – https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.01.057. – EDN: USSQTX

7. Co-precipitation, impregnation and so-gel preparation of Ni catalysts for pyrolysis-catalytic steam reforming of waste plastics / D. Yao, H. Yang, H. Chen,

P.T. Williams // Applied Catalysis B: Environmental. – 2018. – V. 239. – P. 565–577. – https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.07.075

8. Combustion synthesis of zero-, one-, two- and three-dimensional nanostructures: Current trends and future perspectives / H.H. Nersisyan, J.H. Lee, J.R. Ding

[et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. – 2017. – V. 63. – P. 79–118. – https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.07.002. – EDN: XNVVZH