Способ получения низших олефинов

 

Изобретение может использоваться в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для утилизации и переработки попутных нефтяных газов. Цель изобретения: создание способа переработки попутных нефтяных газов С₂-С₅ в низшие олефины. Цель достигается конверсией попутных нефтяных газов С₂-С₅ в электрическом барьерном разряде, где в качестве барьера используют стекло или сегнетоэлектрическую керамику с диэлектрической проницаемостью ε = 5-150.

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено утилизации и переработке нефтяных попутных газов в низшие олефины С₂-С₄, которые могут найти применение для получения полимеров, пластмасс и в качестве сырья для многих процессов органического и нефтехимического синтеза.

Известны различные способы переработки легких парафиновых углеводородов С₁-С₄ в плазменной струе в ацетилен (Нурсултанов О.С. Полак Л.С. Попов В.Т. Обобщение показателей плазмохимического пиролиза углеводородов // В кн. Экспериментальные и теоретические исследования неравновесных физико-химических процессов. III. М. АН СССР, Институт нефтехимического синтеза, 1974. С. 521-534); сажи (Меркулов А.А. Овсянников А.А. Полак Л.С. Попов В.Т. Пустильников В. Ю. Моделирование образования технического углерода при термическом пиролизе углеводородов. 1. Некоторые физико-химические аспекты // Механизмы плазмохимических реакций углеводородов и углеродсодержащих молекул. Ч.1. М. АН СССР, Институт нефтехимического синтеза, 1987. С.108-128).

Наиболее близким по способу переработки углеводородов является превращение углеводородов в тлеющем разряде (Иванов Ю.А. Превращение углеводородов в тлеющих разрядах пониженного давления // Химия высоких энергий, 1989. Т. 23. С.81-87).

Недостатком этого способа превращения углеводородов в тлеющем разряде является проведение процесса при пониженных давлениях и низкая селективность в образовании олефинов.

Целью предполагаемого изобретения является создание способа переработки попутных нефтяных газов C₂-C₅ в низшие олефины.

Поставленная цель достигается конверсией парафиновых углеводородов С₂-С₅ в реакторах, где в качестве барьера используют стекло или сегнетоэлектрическую керамику с различной диэлектрической проницаемостью. Барьерный разряд осуществляют с использованием высоковольтного генератора переменного тока различной частоты.

Барьерный разряд позволяет осуществлять инициирование и деструкцию молекул попутных нефтяных газов С₂-С₅ в объеме химически активной низкотемпературной плазмы с образованием олефинов и водорода. Анализ сырья и продуктов реакции проводят газохроматографическим методом.

Пример 1. Конверсию попутных нефтяных газов состава: этан 1,4; пропан - 87,8; н-бутан 5,2; изобутан 5,6% мас. в низшие олефины С₂-С₅ проводят в трубчатом реакторе с использованием стекла в качестве барьера (ε 5). Процесс проводят при частоте 1000 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости подачи сырья 150 ч^-1.Температура газа в реакторе находится в пределах 20-60^oС. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 10,1% мас. селективность образования олефинов 49,4% (таблица, пример 1).

Пример 2. Так же, как в примере 1, но процесс проводят при частоте 500 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 150 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 8,4% мас. селективность образования олефинов 52,2% (таблица, пример 2).

Пример 3. Так же, как в примере 1, но процесс проводят при частоте 1000 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 75 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 17,0% мас. селективность образования олефинов 43,1% (таблица, пример 3).

Пример 4. Так же, как в примере 1, но в качестве барьера используют сегнетоэлектрическую керамику с e 25. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 50 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 17,7% мас. селективность образования олефинов 42,0% (таблица, пример 4).

Пример 5. Так же, как в примере 4, но в качестве барьера используют сегнетоэлектрическую керамику с e 46. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 50 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 31,1% мас. селективность образования олефинов 35,3% (таблица, пример 5).

Пример 6. Так же, как в примере 4, но в качестве барьера используют сегнетоэлектрическую керамику с e 80. Процесс проводят при частоте 4ч^-1 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 100 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 40,7% мас. селективность образования олефинов 29,7% (таблица, пример 6).

Пример 7. Так же, как в примере 4, но в качестве барьера используют сегнетоэлектрическую керамику с e 150. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 50 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 60,4 мас. селективность образования олефинов 13,2% (таблица, пример 7).

Пример 8. Так же, как в примере 7, но процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 100 ч^-1. Конверсия попутных нефтяных газов составляет 50,7% мас. селективность образования олефинов 21,6% (таблица, пример 8).

Пример 9. Так же, как в примере 7, но процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 200 ч^-1 Конверсия попутных нефтяных газов составляет 46,4% мас. селективность образования олефинов 30,5% (таблица, пример 9).

Как видно из таблицы, предлагаемый способ переработки попутных нефтяных газов в низшие олефины и трубчатых реакторах с использованием барьерного разряда позволяет получать смесь низших олефинов С₂-С₅ с высокой степенью превращения газообразных парафиновых углеводородов 30-60% мас. и с селективностью образования олефинов 15-42%

Формула изобретения

Способ получения низших олефинов путем конверсии попутных нефтяных газов C₂ C₅ под действием электрического разряда, отличающийся тем, что процесс ведут под действием барьерного разряда с использованием в качестве барьера стекла или сегнетоэлектрической керамики с диэлектрической проницаемостью ε 5 150.

РИСУНКИ

Рисунок 1