СПОСОБ СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ (ВАРИАНТЫ) И КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ сжигания углеводородного топлива, заключающийся в пропускании исходного топлива через несколько каталитических зон с использованием каталитического пакета, включающего два катализатора: Pd-содержащий катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси и катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, отличающийся тем, что сжигание осуществляют в двух каталитических зонах, которые различаются порозностью слоя, составами катализаторов и их каталитической активностью в реакциях окисления углеводородов: в 1-й зоне используют катализатор, обеспечивающий порозность слоя 0,45-0,60 и содержащий PdO и/или Pd, нанесенные на гранулированный оксид алюминия, модифицированный оксидами РЗЭ, в частности, церия и/или лантана, с содержанием палладия 0,5-2,5 мас.%; во 2-й зоне используют гранулированный оксидный катализатор с порозностью слоя 0,40-0,53, содержащий в качестве активного компонента 3-20 мас.% оксидов марганца или 20-70 мас.% гексаалюмината марганца, или оксидный катализатор, модифицированный PdO/Pd в количестве 0,1-2,5 мас.%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащей 1,0-6,0 об.% метана (имеющей альфа 2-10), осуществляют на катализаторе 1-й зоны при температуре 250-530°С; устойчивое горение топливно-воздушной смеси осуществляют на катализаторе во 2-й зоне при входной температуре 450-800°С, при этом температура продуктов сгорания на выходе из каталитического пакета составляет 750-950°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение высот 1-й и 2-й каталитических зон в пакете составляет 0,1/0,9-0,2/0,8.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для контроля за процессом сжигания углеводородного топлива между 1-й и 2-й зоной помещают слой инертного материала, в качестве которого используют гранулированный оксид алюминия или корунд, при этом высота слоя инертного материала составляет 0,025-0,15 от высоты всего пакета.
5. Способ сжигания углеводородного топлива, заключающийся в пропускании исходного топлива через несколько каталитических зон с использованием каталитического пакета, включающего два катализатора: Pd-содержащий катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси и катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, отличающийся тем, что сжигание осуществляют в трех каталитических зонах, которые различаются порозностью слоя, составами катализаторов и их каталитической активностью в реакциях окисления углеводородов: в 1-й зоне используют катализатор, обеспечивающий порозность слоя 0,45-0,60 и содержащий PdO и/или Pd, нанесенные на гранулированный оксид алюминия, модифицированный оксидами РЗЭ, в частности церия и/или лантана, с содержанием палладия 0,5-2,5 мас.%; во 2-й зоне используют гранулированный оксидный катализатор, с порозностью слоя 0,40-0,53, содержащий в качестве активного компонента 3-20 мас.% оксидов марганца или 20-70 мас.% гексаалюмината марганца, или оксидный катализатор, модифицированный PdO/Pd в количестве 0,1-2,5 мас.%, и на выходе из каталитического пакета для дожигания несгоревших углеводородов и обеспечения необходимой температуры продуктов сгорания размещают узкий слой высокоактивного катализатора с порозностью 0,42-0,45, содержащего PdO/Pd на алюмооксидном носителе, модифицированном оксидом РЗЭ, или содержащего гексаалюминат марганца, модифицированный PdO/Pd, содержание палладия составляет 0,5-1,5 мас.%.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащей 1,0-6,0 об.% метана (имеющей альфа 2-10), осуществляют на катализаторе 1-й зоны при температуре 250-530°С; устойчивое горение топливно-воздушной смеси осуществляют на катализаторе во 2-й зоне при входной температуре 750-900°С, дожигание несгоревших углеводородов и продуктов неполного окисления углеводородов проводят на катализаторе 3-й зоны, при этом температура отработанных газов на выходе из каталитического пакета составляет 800-950°С.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что соотношение высот 1-й, 2-й и 3-й каталитических зон в пакете составляет 0,05/0,9/0,05-0,1/0,8/0,1.
8. Способ по п.5, отличающийся тем, что для контроля за процессом сжигания углеводородного топлива между 1-й и 2-й зоной помещают слой инертного материала, в качестве которого используют гранулированный оксид алюминия или корунд, при этом высота слоя инертного материала составляет 0,025-0,15 от высоты всего пакета.
9. Катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащий PdO и/или Pd и оксиды РЗЭ, нанесенные на алюмооксидной носитель, отличающийся тем, что для приготовления катализатора в качестве носителя используют γ-оксид алюминия или смесь γ+χ-, γ+δ-, γ+θ-; содержание палладия в катализаторе составляет 0,5-2,5 мас.%, оксида РЗЭ, преимущественно La и/или Се, 0-15 мас.%, оксид алюминия - остальное, катализатор активируют путем термообработки в окислительной или восстановительной среде при температуре 800-1000°С.
10. Катализатор по п.9, отличающийся тем, что он имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-8 мм; или цилиндров диаметром 3-8 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-7 мм.
11. Катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, содержащий гексаалюминат марганца, отличающийся тем, что для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца и лантана с последующим прокаливанием при температуре 900-1100°С, содержание гексаалюмината марганца в катализаторе составляет 20-90 мас.%, преимущественно 50-70 мас.%, оксид алюминия - остальное.
12. Катализатор по п.11, отличающийся тем, что он имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.
13. Катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси и дожигания несгоревших углеводородов, содержащий гексаалюминат марганца и PdO/Pd, отличающийся тем, что для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца, лантана и палладия с последующим прокаливанием при температуре 900-1100°С, содержание гексаалюмината марганца в катализаторе составляет 20-90 мас.%, Pd 0,1-2,5 мас.%, оксид алюминия - остальное.
14. Катализатор по п.13, отличающийся тем, что имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.
2
3
2
3
2
3
15. Катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, содержащий оксиды марганца, отличающийся тем, что для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, имеющий фазовый состав γ-AlО или смесь (γ+χ)-AlО или (γ+θ)-АlО, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца с последующим прокаливанием при температуре 500-1100°С, содержание оксидов марганца в катализаторе составляет 3-20 мас.%, преимущественно 5-12 мас.%, оксид алюминия - остальное.
2
2
3
3
4
16. Катализатор по п.15, отличающийся тем, что оксиды марганца находятся в виде индивидуальных оксидов MnO, МnO, МnO, или их смесей, или в виде твердого раствора катионов марганца в оксиде алюминия.
17. Катализатор по п.15, отличающийся тем, что имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.