Способ переработки метана

 

Изобретение относится к способам высокотемпературной конверсии метана на гетерогенном катализаторе. Цель - повышение степени конверсии металла и увеличение селективности процесса по низкомолекулярным углеводородам. Процесс осуществляют в две стадии: в первом реакторе при 950-970°С метан подвергают углекислотной конверсии в присутствии марганцевого силиката, модифицированного 1,8-2,4% K<SB POS="POST">2</SB>O со 100%-ной конверсией сырья

во втором реакторе на катализаторе, содержащем 8,1-9,4% FE и 2,2-6,9% K на AL<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB>, при 415-425°С осуществляют превращение синтез-газа в олефины С<SB POS="POST">2</SB>-С<SB POS="POST">3</SB> с селективностью 20-26%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{si>s С 01 В 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4486197/31-26 (22) 03.10,88 (46) 07.12,90. Бюл. N 45 (71) Институт нефтехимических процессов им, Ю.Г.Мамедалиева (72) А.Х.Мамедов, А.Л.Лапидус, В.С.Алиев, Ш.А.Нуриев, И.А.Гулиев, М.М,Савельев, С.А.Джамалова, М.В.Цапкина и С,Н.Солодов (53) 661.961.361(088.8) (56) Патент CLUA t+ 4654458, кл. С 07 С 2/00, опублик. 1987. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА (57) Изобретение относится к способам высокотемпературной конверсии метана на геИзобретение относится к газопереработке, конкретно к углекислотной конверсии метана в синтез-газ с последующим превращением его в олефиновые углеводороды.

Цель изобретения — повышение степени конверсии метана и увеличение селективности процесса по ниэкомолекулярным углеводородам.

Катализаторы приготавливают следующим образом.

Марганцевый силикат состава, мас. :

Мп02 26 — 28; СаО 6-9; А1 0з 8-9; SION 44-47;

FezOz 2-3; MgO, МпО, Р205, 50э.

Н20связанная остальное, пропитывают раствором KOH в расчете на содержание 1,8—

2,4 мас.% К20 на марганцевом силикате, сушат,при 110 С и прокаливают при 1050 С.

На полученном катализаторе ведут конверсию метана при соотношении СН4: С02=1:1 и температуре 950 — 970 С.

„.,SU 1611849 А1 терогенном катализаторе. Цель — повышение степени конверсии металла и увеличение селе к-.и в ности процесса по низкомолекулярным углеводородам. Процесс осуществляют в две стадии: в первом реакторе при 950 — 970 С метан подвергают углекислотной конверсии в присутствии марганцевого силиката, модифицированного

1,8-2,4 IQO со 100%-ной конверсией сырья; во втором реакторе — на катализаторе, содержащем 8,1 — 9,4 Fe и 2,2—

6,9% К íà AlzOz, при 415-425 С осуществляют превращение синтез-газа в олефины Сг-Сз с селективнос ью 2026%.

Катализатор для превращения синтезгаза в олефины Cz-Сэ готовят последовательной пропиткой 1 -А!20з, Fe(N03)2 9Н20 и КОН в расчете на содержание 8,1 — 9,2 мас. g

Fe и 2,2-6,9 мас.% К íà у-AI20a, Катализатор сушат при 110 С, прокаливают при 400 С и восстанавливают синтез-газом в условиях реакции, процесс ведут при 415-425 С.

Пример 1. В реактор подают 3 л/ч СН4 и 3 л/ч С02 и осуществляют процесс при

950 С в присутствии 20 мл катализатора, содержащего 97,6 мас.% силиката марганца и 2,4 мас, К20. Катализатор получают пропиткой 50 г силиката марганца раствором, содержащим 1,46 г KOH. В результате конверсии получают 11,72 л/ч газовой смеси, содержащей, л/ч: СО 5,72; Hz 5,72; СН4

0,14; С02 0,14, при конверсии СН4 и С02

98ь.

Полученную газовую смесь подают во второй реактор с катализатором 8,1 мас.

Fe и 4,5 мас, К íà AI>Oq, процесс ведут при

161 I 849

;. "г .> .3

415 .. Получа ат, л/ч. 4,5 л/ч Н2, 3,8 л/ч CG;

0,3 л/ч СН4; 0,9 г>/ч СО2,?08 мг/ч олефинов

С2-Сз; 43 мг/ч этана и пропана; 10 мг/ч углеводородов С4.

Выход олефинов Cz Сз иа пропущенный метан 10,4%. Селективность образова- ия олефинов С2-Сз 23, Cene«Tèâíîñòü образования углеводородов С2-Сз 28%.

Газовую смесь подают в узел разделения и осуществляют вь1деление олефинов

С2-С3, СО и Н2 направляют иа синтез олефинов, ос;-авшуюся газовую смесь, содержащую метан, этан, пропан, углеводороды С4 и CG2, подают иа стадии конверсии.

Пример 2. Способ осуществляют а:-алоги-.но примеру 1 прл 960 C в прис,, .. ствьи катализатора, содер><ащего 97,6 мас.% силиката марганца и 2,4 мас, К О, Получают газовую смесь с соотношением СО;И2 1:1

{об,) при конверсии метана и СО2 100, Газову о смесь охлаждают до 425 С, подают во второй реактор с катализатором 8,1 мас. Fe и 4,5 мас. К на A120„-, процесс ведут при 425 С. Получают 4,3-л/ч Hz: 2,8 л/ч

СО,0,3 л/ч СН4; 1,4,л/ч C02, 191 мг/ч олефинов Cz-C3; 86мг/ч этана и пропав:.; 18 мг/ч углеводородов С4.

Выход олефинов Cz-Сз иа пропущенный

СН4 9,50, Селективнасть образования углеводорода С2-C330 . Селективнасть обраЭаваиия ОлЕфинав С2-Сз 21, Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970 С -.. присутствил катализатора, содержащего 97„6 мас. /,, силиката марганца и 2,4 мас. / оксида калия. В реактор подают 3 л/ч СН4 и 3 л/ч СО2 и при конверсии СН4 и CGz 100% получают 12 л/ч газовой смеси СО;Й2 I:1 {об.), которую охлаждают до 415 С и подают во второй реактор с катализатором 8, I мас,/, Fe и 4,5 мас,"j К иа А12О3. Процесс ведут пр1л 415 С, Получают 4,6л/ч Н2, 4,1 л/ч СО; 0,2 л/ч СН4;

0,8 л/«COz; 215 мг/ч алефииов С2-Сз и 40 мг/ч этана и пропана, 17 мг/ч углеводородов С4

Выходолефинов Cz-Сзна пропущенный метан 10,7%. Селективность образования углеводородов С2-Сз 30%. Селективность образования олефииов С2-Сз 25%.

Пример 4, Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970 С в присутствии катализатора, содержащего 98,2 мас.% силиката марганца и 1,.8 мас. К2О, В реактор подают 3 л/«CH4 и 3 л/ч СО2 и получают газовую смесь, содержащу о, л/ч: CG 5,82;

Н2 5,82; СО2 0,09; СН4 0.09, при конверсии

СН4 и СО2 97 Газовую смесь охлаждают до 4150С и подают во второй реактор с катализатором 8,1 мас. Fe и 4,5 мас. К на

AIzO3. Процесс ведут при 15 С, Получают

iÎ

Г> 0

4 5 /ч Н2 4 3 л/ч СО О 29 л/ч СН4 0 88 л/ч

CG2., 199 мг/ч олефииов С2-Сз и 45 мг/ч этаиа и пропана, 13 мг/ч углеводородов С4, Селективность образования углеводо-. родов С2-СЗ 32%. Выход Олефииав С2 Ñ3 иа пропущенный метан 9,9%. Селективность образования С2-Сз олефинов 26<),.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 9700С в присутствии катализа —îðà,,содержащего 9 6 мас. силиката марганца и 2,4 мас,% К20. B реактор падают 3 л/ч СН4 и 3 л/ч СО2, и получают 12 л/ч газовой смеси CO: Н2 = 1: I {об) при конверсии СН4 и СО2 100 /. Газовую смесь охлаждают до 425 С и подают во второй реактор с катализатором 9,2 мас. Fe и 2.2 мас.% K иа А1203. Процесс ведут при 415 С, Получают 4,0 л/ч Н2; 1,8 n/÷ СО, 0,5 л/ч СН4;

1,2 л/ч С02; ".77 мг/ч олефинов Cz-Сз и 37 мг/ч этана л пропана, 19 мг/ч углеводородов С4.

Выход олефинов Cz-C3 на пропущенный метан 8,6 /. Селективность образования углеводородов С2-Сз 24 . Селективность образования Cz- 3 олефинов 20%.

Пример 6. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970 С в присутствии катализатора, содерх<ащего 97,6 мас. силлката марганца и 2,4 мас.% К20, Получают

12 л/ч газовой смеси CG: Н2 = 1; 1 при конверсии метана и CG.< 100%. Газовую смесь охлажда от до 425 С и подают во второй реактор с катализатором 8,5 мас, Fe u

6,9 мас.% К íà А1203. Процесс ведут при

415 С, Получают 3,8л/ч Н2; 1,6л/ч СО; 0,4 л/ч

СН4; 0,9 л/ч С02 и 200 мг/ч олефинов С2-С3 и 29 мг/", этана и пропана; 15 мг/ч углеводородов С 4, Селсктивность образования углеводородов С2-Сз 25, Выход олефлнов Cz-Сз на пропущенный метан 10%. Селективность образования олефинов С2-Сз 22, таким образом, предлагаемый способ позволяет получить синтез-газ с конверсией исходного сырья до 100 . Кроме того, одновременно получают олефины С2-С3 с селект1лвиостью до 26%, В предлагаемом способе по сравнеии о сизвестным сте,пень конверсии возрастает с 89 до 100, получают синтез-газ, не разбавленный азотом, Селективность Образования углеводородов С2-Сз в предлагаемом соссобе возрастает до 32% по сравнению с. известным, 11 ), в т.ч. селективность образования олефииав С2 С3 составляет ПГИ этом 20 — 26%.

Формула изобретения

Способ переработки метана, включающиfë его коиверси;о с при-,.утствии акислите1611849

Составитель Е. Корниенко

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э, Лончакова

Редактор О,Головач

Заказ 3808 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ля и катализатора — марганцевого силиката и каталитическое превращение полученного синтез-газа в углеводороды при повышенных температурах, отличающийся тем, что, с целью повышения степени конверсии метана и увеличения селективности процесса по низкомолекулярным углеводородам, в качестве окислителя используют диоксид углерода, конверсию ведут при 950-970 С в присутствии марганцевого силиката, промотиоованного

1,8-2,4 мас. оoкKсcи д а a кKа л и я, а каталити5 ческое превращение осуществляют в присутствии катализатора, содержащего

8,1-9,2 мас. железа. 2,2-6,9 мас.$ калия на окиси алюминия при 415-425 С.