Изобретение относится к способу получения этилена путем проведения.
Способ характеризуется тем, что на стадии ОКМ используют катализатор, дополнительно содержащий оксид церия, при следующем соотношении компонентов, мас,%: марганца 1- 2, вольфрамата натрия 3- 5, оксида церия 3- 4 и оксида кремния остальное, и процесс проводят в проточном 2- полочном реакторе путем контактирования стационарного слоя катализатора ОКМ, расположенного на верхней полке полочного реактора и нагретого до температуры 7. Изобретение относится к технологии переработки газообразного углеводородного сырья, например природного газа, шахтного метана и других метансодержащих газов для получения C2+ углеводородов и касается, в частности, двухстадийного способа получения этилена. Предлагаемый в изобретении двухстадийный способ получения этилена заключается в конверсии метана в этан- этиленовую фракцию в ходе реакции окислительной конденсации метана (ОКМ) с дальнейшим превращением этана в этилен на второй стадии в ходе реакции окислительного дегидрирования этана (ОДЭ). Каталитическое окислительное дегидрирование этана (ОДЭ) или окислительная конденсация метана (ОКМ) как доступного газообразного углеводородного сырья является наиболее эффективным способом получения этилена по нескольким причинам. В отличие от неокислительного дегидрирования, каталитический процесс осуществляется при более низких температурах.
В окислительной конденсации метана и окислительном дегидрировании этана дезактивация катализаторов из- за коксования минимальна благодаря присутствию кислорода в исходной реакционной смеси. В то же время окислительное дегидрирование низших парафинов (C1- C2) представляет сложную задачу и применяется в значительно меньшем масштабе, чем в случае высших парафинов. Это связано главным образом с низкой реакционной способностью метана и этана. Реакции ОКМ посвящено огромное число публикаций и патентов с тех пор, как о ней впервые сообщил Митчелл в 1. В настоящее время исследовательская часть по процессу ОКМ в принципе завершена: изучены механизмы реакции, исследованы различные катализаторы и предложены наиболее эффективные из них, разработаны принципиальные технологические схемы, просчитана экономика некоторых технологических цепочек. Однако процесс далек от практической реализации, так как имеются проблемы, без решения которых процесс не может быть внедрен в производство.
Так, в ходе реакции помимо целевого продукта (этилена) образуются также этан и в малой степени пропан и пропилен. Следовательно, необходима разработка способов и катализаторов, предотвращающих последующее глубокое окисление желаемых продуктов реакции. Все изученные катализаторы реакции ОКМ можно разделить на две большие группы: смешанные оксиды редкоземельных металлов, а также оксиды трудновосстанавливаемых металлов . Арутюнов, О. В. Крылов // Окислительные превращения метана // М.: Наука, 1. Наиболее эффективны системы, содержащие лантаноиды (La, Nd, Sm и в определенных комбинациях - также Ce и Pr).
Для получения этилена производят пиролиз углеводородных газов (этан, пропан, бутан и их смеси, попутные газы) и жидких нефтепродуктов .
Производство этилена и пропилена. В Советском Союзе первая установка получения концентрированного этилена мощностью около 500 т/год была. С учетом рецикла этана и пропана выходы этилена . Предлагаемый в изобретении двухстадийный способ получения этилена заключается в конверсии метана в этан-этиленовую фракцию . При восстановлении этилена происходит образование этана, представителя класса. Решение, Для получения этена (этилена) из этана необходимо .
Лучшие показатели по выходу продуктов ОКМ на катализаторах этого семейства достигают 1. C2 углеводородам выше 6. В работе . Эти катализаторы, например, состава 5% Mn - 2. Na. 2WO 4/Si. O2, полученные традиционной пропиткой оксида кремния из водных растворов солей, позволяют получить высокий подтвержденный выход продуктов ОКМ (2. В основе способа - применение Me- W- Mn- Si. O 2 (Me = Li, Na, K, Rb, Cs) оксидных композитных материалов - катализаторов ОКМ, приготовленных методом твердофазного синтеза.
Кроме этого наблюдается невоспроизводимость каталитических результатов, поскольку катализаторы получают путем термообработки при 2. При 3. 75- 4. 00. Однако эти параметры достигались только при очень низких объемных скоростях подачи газовой смеси (до 7. В патентах США . При проведении процесса получения этилена путем окислительного дегидрирования этана в автотермическом режиме при Т> 7.
Однако процесс являлся взрывоопасным, поскольку исходная газовая смесь дополнительно содержала водород в соотношении H2: O 2 = 2: 1. В заявке на международный патент WO 0. Mo- V- Te- Nb- Ox, которые обеспечивают высокую 5. Однако в предлагаемом способе повышенная селективность по этилену (до 9. Срок стабильной работы катализатора не превышал 1. Общим недостатком известных способов получения этилена путем ОДЭ является то, что в качестве сырья в них используется чистый этан. При использовании в качестве сырья этансодержащих фракций с низким содержанием этана показатели реакции ОДЭ (конверсия этана и селективность по этилену) существенно ухудшаются.
Наиболее близким к настоящему изобретению является способ получения этилена путем окислительной конденсации метана с получением этилена в составе этан- этиленовой фракции, описанный в работе . Производительность по этилену в данном способе также очень низкая из- за используемых низких объемных скоростей подачи газовой смеси.
Кроме этого наблюдается интенсивное образование диокида и оксида углерода (COX ), выход которых достигал 4,4. Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа получения этилена, позволяющего повысить селективность, выход и производительность по этан- этиленовой фракции, в. Поставленная задача достигается предложенным способом получения этилена, включающим стадию окислительной конденсации метана (ОКМ) в газовой смеси при атмосферном давлении и повышенной температуре в присутствии катализатора, содержащего марганец и вольфрамат натрия на носителе - оксиде кремния и отличающимся тем, что на стадии ОКМ используют катализатор, дополнительно содержащий оксид церия, при следующем соотношении компонентов, мас,%: марганца 1- 2, вольфрамата натрия 3- 5, оксида церия 3- 4 и оксида кремния остальное, и процесс проводят в проточном 2- полочном реакторе путем контактирования стационарного слоя катализатора ОКМ, расположенного на верхней полке полочного реактора и нагретого до температуры 7. Далее нагретые до температур 7.
Например, гидротермальным соосаждением оксидов металлов в автоклаве при 1. Инструкция По Эксплуатации Кондиционера Airwell далее. Приготовление катализатора ОКМ. С- 1. 20, Россия с удельной поверхностью 1. Далее образец был подвергнут прокалке на воздухе при 8.
Катализатор готовили аналогично примеру 1, за исключением того, что при пропитке силикагеля соли брали из расчета 0,6. Mn(NO3) 2, 1,1. 25 г Ce(NO3)2 и 0,7.
Na 2. WO4. Полученный активный компонент катализатора имел состав 1% Mn - 3% Na. WO4 - 3% Ce. O 2/Si. O2. Пример 3. Приготовление катализатора ОДЭ. Катализатор Mo- V- Te- Nb- On реакции окислительного дегидрирования этана в этилен был получен методом гидротермального синтеза. Для этого 6,4 г молибдотеллурата аммония суспензируют в 2.
В полученную суспензию добавляют раствор 2,4 г сульфата ванадила в 1. Смесь перемешивают в течение 1. Teflon . Воздух в автоклаве замещают инертным газом, автоклав герметизируют и нагревают до 1. Автоклав выдерживают при заданной температуре в течение 4. Образовавшийся в автоклаве в результате гидротермального синтеза твердый осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до обесцвечивания промывной воды и сушат при 8. Далее осадок прокаливают в токе инертного газа при 6. Для загрузки в реактор полученный порошок катализатора прессуют на механическом прессе, измельчают и отбирают гранулы размером 0,5- 1 мм.
Пример 4. Катализаторы, полученные в примере . При этом верхний слой представляет из себя катализатор ОКМ, а нижний слой - катализатор ОДЭ, приготовленные согласно примеру . Загрузка катализаторов составляла 7 мл и 7 мл, соответственно.