Способ получения низших олефинов

 

Изобретение может использоваться в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для утилизации и переработки нефтяных газов. Цель изобретения: создание способа переработки нефтяных газов С₂-C₅ в низшие олефины. Цель достигается конверсией нефтяных газов C₂-C₅ в электрическом барьерном разряде в присутствии катализатора. В качестве барьера применяют сегнетоэлектрическую керамику с диэлектрической проницаемостью ε = 40-150, а в качестве катализатора - металлы VIII группы на окисном носителе. 1 табл.

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено утилизации и переработке нефтяных газов в низшие олефины С₂-C₄, 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 C₁-C₄ 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. СССР, Институт нефтехимического синтеза, 1974, с. 521-534); сажу (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); способ превращения углеводородов в тлеющем разряде (Иванов Ю.А. Превращение углеводородов в тлеющих разрядах пониженного давления. Химия высоких энергий, 1989, т. 23, N 1, с. 81-87).

Наиболее близким по способу переработки углеводородов является превращение углеводородов в зоне высокочастотного разряда (Патент 5131993 США, кл. С 10 G 15/00).

Недостатком этого способа превращения углеводородов является проведение процесса при пониженных давлениях и низкая производительность.

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

Поставленная цель достигается конверсией парафиновых углеводородов C₂-C₅ в трубчатом реакторе, который заполняют катализатором для снижения смоло- и коксообразования, и где в качестве барьера используют сегнетоэлектрическую керамику с различной диэлектрической проницаемостью. Барьерный разряд осуществляют с использованием высоковольтного генератора переменного тока различной частоты.

Барьерный разряд позволяет осуществлять деструкцию молекул нефтяных газов C₂-C₅ в объеме химически активной низкотемпературной плазмы с образованием олефинов и водорода. Для повышения селективности образования олефинов из парафиновых углеводородов и снижения смоло- и коксообразования барьерный разряд проводят в реакторе, заполненном катализатором. Анализ сырья и продуктов реакции проводят газохроматическим методом.

Пример 1. Конверсию нефтяных газов состава: этан 1,4; пропан 87,8; н-бутан 5,2; изобутан 5,6 мас. в низшие олефины С₂-C₅ проводят в трубчатом реакторе с использованием в качестве барьера сегнетоэлектрической керамики с диэлектрической проницаемостью ε = 40. Трубчатый реактор заполняют гранулированным 0,5 мас. Pt/SiO₂ (фракция 0,25-0,5 мм) и восстановленным в водороде. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 50 ч^-1. Температура газа в реакторе находится в пределах интервала 20-60^oС. Конверсия нефтяных газов составляет 34,5 мас. селективность образования олефинов 43,7% (таблица, пример 1).

Пример 2. Так же, как в примере 1, но трубчатый реактор заполняют гранулированным 0,5 мас. Pd/SiO₂ (фракция 0,25-0,5 мм) и восстановленным в водороде. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 50 ч^-1. Конверсия нефтяных газов составляет 38,7 мас. селективность образования олефинов 59,1% (таблица, пример 2).

Пример 3. Так же, как в примере 1, но трубчатый реактор заполняют гранулированным 0,5 мас. Pd/H-ZSM-5 (силикатный модуль 60, фракция 0,25-0,5 мм). Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 50 ч^-1. Конверсия нефтяных газов составляет 40,0 мас. селективность образования олефинов 40,3% (таблица, пример 3).

Пример 4. Так же, как в примере 1, но в качестве барьера используют сегнетоэлектрическую керамику с диэлектрической проницаемостью ε=150. Трубчатый реактор заполняют гранулированным 0,5 мас. Pt/SiO₂ (фракция 0,25-0,5 мм) и восстановленным в водороде. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 200 ч^-1. Конверсия нефтяных газов составляет 60,4 мас. селективность образования олефинов 33,4% (таблица, пример 4).

Пример 5. Так же, как в примере 4, но трубчатый реактор заполняют гранулированным 0,5 мас. Pd/SiO₂ (фракция 0,25-0,5 мм) и восстановленным в водороде. Процесс проводят при частоте 400 Гц, напряжении 6 кВ и объемной скорости 200 ч^-1. Конверсия нефтяных газов составляет 67,0 мас. селективность образования олефинов 39,2% (таблица, пример 5).

Как видно из таблицы, предлагаемый способ переработки нефтяных газов C₂-C₅ в низшие олефины в трубчатом реакторе с использованием барьерного разряда в присутствии катализатора позволяет значительно повысить конверсию, селективность образования смеси низших олефинов С₂-C₅ и уменьшить смоло- и коксообразование.

Наиболее целесообразно использовать данный способ переработки нефтяных газов непосредственно в труднодоступных и удаленных промышленных районах добычи нефти и газа с применением малогабаритных установок. При этом попутные нефтяные газы не будут сжигаться на факелах, что позволяет улучшить экологическую обстановку регионов и повысить эффективность использования углеводородного сырья.

Формула изобретения

Способ получения низших олефинов конверсией попутных нефтяных газов С₂ С₅ в электрическом разряде в присутствии катализатора - металла VIII группы на окисном носителе, отличающийся тем, что процесс ведут в барьерном разряде с использованием в качестве барьера сегнетоэлектрической керамики с диэлектрической проницаемостью ε = 40-150°.о

РИСУНКИ

Рисунок 1