Катализатор для окислительной конверсии метана

 

Сущность изобретения: в качестве катализатора для окислительной конверсии метана в углеводороды С2-Сз применяют композиционный материал состава, мас.%: 1,8-16.2 LnB6: 1,5-17,5 МеВ6: 80.0-84,7 МдО, где Ln - лантан, самарий. Me - кальций , барий. Характеристика катализатора: конверсия метана 24,1-26.8. Селективность поолефинам С2-Сз 51,4-68.9%. 2 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4948759/04 (22) 25.06.91 (46) 07.09,93. Бюл, М 33-36 (71) Институт структурной макрокинетики

РАН (72) Мержанов А.Г., Григорян Э.А., Боровинская И.П., Мамян С.С., Марченко Л.С., Жук

С.Я.. Вершинников В.И. (73) Институт структурной макрокинетики

PAH

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности к катализаторам окислительной конверсии метана s углеводороды Сг-Cз, которые применяют для синтеза полимеров, растворителей и других многотоннажных продуктов.

Известен катализатор окислительной конверсии метана в углеводороды, полученный пропиткой SIOz раствором тартрата олова в 7%-ном водном растворе HCI до получечия твердой фазы, содержащей 5

Sn/Sn0z. Твердую фазу сушат 4 ч при 110О, прокаливают на воздухе 16 ч, обрабатывают метаном при 700 С, а затем окисляют воздухом при температуре 700 С. Реакцию проводят в кварцевом трубчатом реакторе, содержащем 10 мл твердой фазы. При температуре 800 С степень конверсии составляет

1,9%, селективность по углеводородам Сг-Сз

63.2%, по олефинам Сг-Сз 33.3%.

Недостатком указанного катализатора является низкая селсктивность по углеводородам Сг-С->. в то л числе по олефинам

Cz-Сз

RU 2000137 С (ц)з В О1 J 23/10, 23/02, 21/02, С 07 С 2/00 (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА (57) Сущность изобретения: в качестве катализатора для окислительной конверсии метана в углеводороды Сг-Cз применяют композиционный материал состава, мас.%:

1,8-16,2 Ln Bg: 1,5-17,5 М е Вл: 80,0-84,7

Mg0, где Ln — лантан, самарий. Me — кальций, барий. Характеристика катализатора. конверсия метана 24,1-26,8. Селективность по олефинам Сг-Сз 51,4-68,9%. 2 табл.

Известен катализатор окисл. телы ой конверсии метана в углеводороды Сг-Сз. состоящий из композиции состава Ме,РОУ(М...

= Pb, Bi, Sb, Mn и другие, x = 0,1-10,0, у = иэ стехиометрических отношений), нанесенной Hà SIQz, А!гОз, Т!Ог и др. При конверсии смеси. содержащей метан, кислород и инертный газ, при температуре 700-900 С и давлении 20 — 60 атм достигается степень превращения метана 15 — 30%, а селективность по углеводородам 30-70 ь по углеводородлм Cz-Сз — 42%.

Недостатком указанного катализатора является низкая селективность по углеводородам Сг-Сз.

Известен также катализатор конверсии метана, включающий оксиды Мn и/или дрv гих металлов и натрий, нанесенные на поверхность MgO. Катализатор готс вя ° прокаливанием при 300- 1200"С Mg(OI-I) . полученного гидролизом соединений Ма с последующей стадией пропитки и.":l1cMc:L. ;H и я с а к т и в н о и ф а з о Й, с о д е р ж я ц е vl Г, е л Г)" ной (например. Ил) l1 и .п э;: (например. Мп) металпы По "v |- ii, о

2000137 пoa(1(IIIIo п рок вливают в токе кислородсодержаще(о газа при гемпературе 300-1200 С, При пропускании метанкислородной смеси над приготовленным катализатором с объемной скоростью 1200 ч при температуре

-1

825" 1".. и атмосферном давлении конверсия метана составляет 23,8%, селективность по угле«едородаГл Cr-Сз — 53,9. а по олефинам

С. - C; — 38,9%.

Основным недостатком указанного катализатора является сравнительно низкая сел««тив11ость по углеводородам Сг-Сз, в частнэ1с1и и по олефинам С2-Сз.

Цель(о изобретения является расширение ассар-имента катализаторов для проц ..-сс:; окислительной конверсии метана в углеводороды, а также повышение его селективнос1и по олефинам С2-Cç, Поставленная цель достигается применением в качестве катализатора композициOrIilOI О МатЕРИаЛа СОСтаВа: х(аБ — УМеВб тМ90, где Ln — лантан. самарий, Ме — кэльций, барий, х 1,8-16,2 мас,%

v — 1,5 17,5 мас.%

z 80,0 — 84,7 мас.%.

Указанный коГлпозиционный материал полу-:а(от в режиме горения методом самораспространяющегося высокотемпературногоо синтеза (СВ С). суть которого

aaI(nIo«aeтся в том, что с помощью локальHo(0 инициирования тепловым импульсом в пред«арительно подготовленной стехиометрической смеси компонентов вызывается волновой самораспространяющийся режим орец 1я и в его зоне происходит превращение с образованием химического соединения заданного состава, Указанный СВС-продукт находит применение в электронной промышленности, в

« астности, в качестве резистивных паст и материала для изготовления катодов в электронных ус(ройствах, для чего полученный

СВ С-продукт дополнительно обрабатывают соляной кислотой. Однако в качестве катализаторов для процессов органического си iipза он ранее не приГленялся, в том числе для окислительной конверсии метана.

Процесc конверсии метана осуществляют B труб I-I1011 реактсре при температуре

730 180 С 11« гмо(ферном давлении, пропуская 1((1анкислородную смесь (19,5 об,%

О ) чеп. 1 1 «1(Гдви кч« II слой катализатора с

-1 обьеГ1«(1;voto.. т«ю 2000 ч

П р 1 м е р 1 Р качес1ве ка(алиэатора

Дл ч и Р 1, : i Г!; 11« 1,11е ч «11(1й v o I II !13 си11 Глета« > ."(«i.,(r> . л1! C" "I r! I«» ечч 1 ком позиционный материал состава,мас.%: 1,8

LaB(.; 13,5 СаВ6; 84,7 MgQ. Для его получения готовят экзотермическую смесь компонентов, состоящую из 35,2 г Mg, 52.8 г В20з, 3 I LaCIo и 9 г СаО. Приготовленную смесь помещают в CBC-реактор и инициируют режим. горения в атмосфере инертного газа путем подачи электрического тока на спираль, касающуюся смеси. При этом по всему

10 объему смеси протекает твердофЪзная реакция с образованием СВС-продукта укаэанного состава. После охлаждения

СВС-реактора до комнатной температуры (примерно в течение 30 мин,) 1 см (0,78 г) катализатора смешивают с 2 см кварцевого з песка, помещают в кварцевый реактор внутренним диаметром 15 мм, активируют в потоке кислорода или воздуха при температуре реакции (760 С) 3 ч и продува20 ют инертным газом в течение 30 мин. Затем в реактор при 760 С и атмосферном давлении непрерывно подают метан и кислород двумя раздельными потоками. которые смешивают в соотношении 80,5 об.% СН4 и 19,5 об.% Oz непосредственно перед слоем катализатора. Газовую смесь пропускают через катализатор со скоростью 33 мл/мин (2000 ч или 0,043 л/г мин) и принудительно ох-1 лаждают на выходе из зоны катализатора с

30 помощью размещенного после слоя катализатора внутреннего холодильника. Степень конверсии СН4 при этом составляет 24,1 %, селективность по олефинам С2-Сз 50,6%.

Пример 2. В качестве катализатора

35 используют состав, мас.%: 9 LaBI; 7,5 СаВб, 83,5 Mgo. Для его получения из 32 г Mg 48 г

В20з, 15 г LaCI(! и 5 г СаО. Далее по примеру

- 1. При степени конверсии СН 24,9% селективность по олефинам С2-Сз 68,9%..

40 Пример 3. В качестве катализатора используют состав, мас.%: 16,2 LaBg; 1,5

СаВб; 82,3 MgQ. Для его получения готовят шихту, состоящую из 28,8 г Mg, 43,2 ВгОз, 27

LaClz и 1 СаО, Далее по примеру 1. Степень

45 конверсии СН4 26,0%, селективность по олефинам Ср-Сз 53,7%.

Таким же образом готовят и испытывают и другие составы катализатора, данные по которым представлены табл,1, а условия и результаты их испытаний — в табл.2.

Сравнение результатов окислительной конверсии метана на известном и описываемом катализаторах показывает преимущество последнего — повышение селективности по олефинам Ср-Гз s 1.8 раза при близких значениях степеней конверсии мет:»ia I2;3,8 и 24,9 соо гветствен но) П ричем э го о эуГ11,(ат достигнут на нас1оящем ка1;1;« i р., при более низкой (на 6> 1: .и< ратуре кэтал11тичсек(.11 I i,;,," Г:;и I«

2000137 т ° Ьл иц ° катвлиэатор окислительноа конверсек натана.в мтлеводороам Ст. Са

- в. За;

-Me- Св. Ва таЬлиц ° 2

ЛКтнаиеет ° Катавнаатерее ОКИСЛИТЕЛЬИОа КОНВЕРСИИ NO> h ° ттваацнОРОн

Составитель Л.Марченко

Редактор Т.Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 3056 Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

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

Произ .-, rr,янно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1

1.6 раза) объемной скорости подачи исходной ме1анкислородной смеси.

Формула изобретения

Применение композиционного материала состава: хЫВв — уМеВв — zMgO, где LA — лантан, самарий;

Ме — кальций. барий; х - 1,8-16,2 мас. ; у = 1,5-17,5 мас. Я„

z - 80,0-84,7 мэс., 5 в качестве катализатора для окислительной конверсии метана в углеводороды Cz-Ca,