Способ получения этилена

Изобретение относится к способу получения этилена путем проведения каталитического процесса окислительного дегидрирования в присутствии гетерогенного оксидного катализатора, содержащего оксиды переходных металлов, или их смесь, выбранных из группы, содержащей Мо, V, Те, Nb, обладающего емкостью в хранении кислорода не ниже 0,3-0,5 ммоль/г, при котором в проточный реактор в периодическом режиме через слой гетерогенного оксидного катализатора при давлении 1 атм., температуре 380-500°С вначале подают с объемной скоростью 500-30000 ч-1 чистый этан, затем кратковременно импульсно в течение менее 20 с реактор продувают газом-носителем (азот, аргон), после чего подают воздух. Применение настоящего способа позволяет получать этилен окислительным дегидрированием этана с высокой производительностью и безопасностью. 1 табл.

 

Изобретение относится к каталитическим процессам окислительного дегидрирования углеводородов, а именно к способу получения этилена.

Решение практически важной проблемы создания низкоэнергоемкого и эффективного превращения газообразного углеводородного сырья, в частности этана, являющегося основным вторичным компонентом природного газа, а также сопутствующих нефтяных и нефтезаводских газов, в ценные продукты, например, этилен, имеет существенное значение для рационального использования природного и попутного газа.

В отличие от термического крекинга или неокислительного дегидрирования, каталитическое дегидрирование (ОД) - процесс, который осуществляется при низких температурах. При этом в окислительном дегидрировании дезактивация катализатора из-за коксования минимальна, благодаря присутствию кислорода в исходной реакционной смеси. Однако дегидрирование низших парафинов (C2-C4) представляет сложную задачу и применяется в значительно меньшем масштабе, чем в случае высших парафинов. Это связано, главным образом, с низкой реакционной способностью указанных субстратов.

Известен способ окислительного дегидрирования легких парафинов, а именно этана, с использованием катализаторов, состоящих из смеси оксидов молибдена, ванадия и переходного металла (Е.М.Thorsteinson et al., "The Oxidative Dehydrogenation of Ethane over Catalyst Containing Mixed oxide of Molybdenum and Vanadium," J.Catalysis, 1978, v.52, p.116).

Известен способ прямого окислительного дегидрирования легких парафинов, в котором используют катализатор, содержащий оксиды железа, кобальта и никеля, которые проявляют активность в окислительном дегидрировании этана (Y.Schuurman et al., "Low Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane over Catalysts Based on Group VIII Metals," 1997, Applied Catalysis A: General, v.163, p.227).

Известен также способ окислительного дегидрирования легких парафинов, в котором используют прямой способ окисления этана кислородом или воздухом на ванадийсодержащих оксидных катализаторах, нанесенных на оксид алюминия, состав которых определяется формулами MV и MVSb, где М-Ni, Co, Bi и Sn (R.Juarez Lopez et al., "Oxidative Dehydrogenation of Ethane on Supported Vanadium-Containing Oxides," Applied Catalysis A: General, 1995, v.124, p.281).

Недостатком известных способов прямого окислительного дегидрирования легких парафинов является необходимость использования взрывоопасных смесей этана с кислородом или воздухом, или разбавленных по одному из компонентов, что приводит к низкой производительности процесса и требует обеспечения дополнительных мер безопасности при его осуществлении. Эти недостатки препятствуют и промышленному использованию процессов прямого окислительного дегидрирования этана в производстве этилена.

Еще одним недостатком прямого процесса окисления с использованием смесей этана с кислородом (или воздухом) является необходимость разделения воздуха на входе в реактор (выделение кислорода) и необходимость разделения продуктов (отделение азота) на выходе.

Наиболее близким к настоящему изобретению, его прототипом, является способ окислительного дегидрирования легких парафинов, а именно этана, с использованием оксидных катализаторов, состоящих из смеси оксидов молибдена, ванадия и переходного металла (Lopez Nieto, JM, et al., The selective oxidative ethane over hydrothermally synthesized MoVTeNb catalysts Chem. Comm., 2002, vol. 17, pp.1906-1907 - patent EP 1479438, ВО1J 23/00, 2004-11-24).

Однако данный способ не позволяет получать целевые продукты с высоким выходом и производительностью вследствие ограничений, вызванных применением способа прямого окисления (одновременная подача в каталитический реактор этана и кислорода воздуха).

Задачей настоящего изобретения является разработка каталитического процесса окислительного дегидрирования этана с получением этилена, обладающего высокой производительностью и обеспечивающего безопасность его осуществления.

Для решения поставленной задачи предлагается способ получения этилена путем проведения каталитического процесса окислительного дегидрирования в присутствии гетерогенного оксидного катализатора, при котором в проточный реактор в периодическом режиме через слой гетерогенного оксидного катализатора, содержащего оксиды переходных металлов, или их смесь, выбранные из группы, содержащей Мо, V, Те, Nb, обладающего емкостью в хранении кислорода не ниже 0,3-0,5 ммоль/г, при котором в проточный реактор в периодическом режиме через слой гетерогенного катализатора при давлении 1 атм, температуре 380-500°С вначале подают с объемной скоростью 500-30000 ч-1 чистый этан, затем кратковременно импульсно в течение менее 20 с реактор продувают газом-носителем (азот, аргон), после чего подают воздух.

В предлагаемом в настоящем изобретении способе получения этилена в периодическом режиме на первой стадии процесса этан окисляется решеточным кислородом гетерогенного оксидного катализатора, содержащего оксиды переходных металлов или их смесь, выбранные из группы, включающей Мо, V, Те, Nb, и являющегося поставщиком решеточного кислорода, а на второй стадии концентрация решеточного кислорода восстанавливается за счет взаимодействия катализатора, обедненного по кислороду, с газообразным кислородом воздуха. Подача этана и кислорода разделена коротким импульсом газа-носителя (азот, аргон) для устранения условий образования в реакторе зон с взрывоопасной смесью.

При этом найдены оптимальные условия проведения каталитического окислительного дегидрирования этана (давление 1 атм., температура процесса 380-500°С, объемная скорость подачи этана 500-30000 ч-1, время продувки реактора газа - носителем менее 20 с), которые повышают активность катализатора, снижают оптимальную температуру реакции, увеличивают селективность, выход продукта по этилену и производительность, устраняя необходимость использования чистого кислорода и исключая расходы на разделение продуктов.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Активную фазу катализатора (1 см3), обладающего способностью запасать решеточный кислород (емкость не ниже 0,4 ммоль О2 на 1 г катализатора), в частности, катализатор, содержащий оксиды переходных металлов или их смесь, выбранные из группы, содержащей Мо, V, Те, Nb, помещают в проточный реактор, в который попеременно подают этан и воздух при давлении 1 атм с объемной скоростью 500 ч-1 при 380°С. Длительность импульсов этана и воздуха составляет 3 мин. Перед подачей воздуха реактор в течение 18 с продувают газом-носителем (азот, аргон). Окисление этана осуществляется за счет решеточного кислорода гетерогенного оксидного катализатора, активность которого восстанавливается при контакте с воздухом, который окисляет поверхность катализатора, тем самым восстанавливая концентрацию решеточного кислорода, участвующего в реакции.

Пример 2. Катализатор (1 см3), обладающий способностью запасать решеточный кислород (емкость не ниже 0,3 ммоль O2 на 1 г катализатора), содержащий оксиды переходных металлов или их смесь, выбранные из группы, содержащей Мо, V, Те, Nb, помещают в проточный реактор, в который попеременно подают этан и воздух при давлении 1 атм с объемной скоростью 1000 ч-1 при 420°С. Длительность импульсов этана и воздуха составляет 1 мин. Перед подачей воздуха реактор в течение 10 с продувают газом-носителем (азот, аргон). Окисление этана осуществляется, и катализатор регенерируется, как в Примере 1.

Пример 3. Катализатор (1 см3), обладающий способностью запасать решеточный кислород (емкость не ниже 0,5 ммоль O2 на 1 г катализатора), содержащий оксиды переходных металлов или их смесь, выбранные из группы, содержащей Мо, V, Те, Nb помещают в проточный реактор, в который попеременно подают этан и воздух при давлении 1 атм с объемной скоростью 30000 ч-1 при 500°С. Длительность импульсов этана и воздуха составляет 3 с. Перед подачей воздуха реактор в течение 3 с продувают газом-носителем (азот, аргон). Окисление этана осуществляется, и катализатор регенерируется, как в Примере 1.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ окислительного дегидрирования этана с получением этилена позволяет обеспечить выход этилена не ниже 1000 граммов этилена на килограмм катализатора в час, а при объемной скорости 30000 ч-1 - около 10000 г этилена на килограмм катализатора в час при сохранении высокой конверсии этана (на уровне 50-90%) и селективности (не ниже 95-97%) при относительно низких температурах процесса (не выше 420-450°С). Сравнительные показатели производительности процесса в условиях его проведения, предлагаемых в настоящем изобретении, приведены в таблице.

Показатели производительности процесса в присутствии оксидного катализатора на основе оксидов Мо, V, Те, Nb
Номер примера п/п Температура реакции, °С Конверсия этана, % Селективность по этилену, %
Прототип ЕР 1479438 400 49,1 69,6
Пример 1 380 35 98
Пример 2 420 60 98
Пример 3 500 92 82

Способ получения этилена путем проведения каталитического процесса окислительного дегидрирования в присутствии гетерогенного оксидного катализатора, содержащего оксиды переходных металлов, или их смесь, выбранных из группы, содержащей Мо, V, Те, Nb, обладающего емкостью в хранении кислорода не ниже 0,3-0,5 ммоль/г, при котором в проточный реактор в периодическом режиме через слой гетерогенного оксидного катализатора при давлении 1 атм, температуре 380-500°С вначале подают с объемной скоростью 500-30000 ч-1 чистый этан, затем кратковременно импульсно в течение менее 20 с, реактор продувают газом-носителем (азот, аргон), после чего подают воздух.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к процессу получения олефиновых или диолефиновых углеводородов С3-С4 каталитическим дегидрированием соответствующих парафиновых углеводородов, а именно к получению катализатора дегидрирования, и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к способу дегидрирования изопентана и изопентан-изоамиленовых фракций, проводимому при атмосферном давлении в среде водяного пара циклами дегидрирование-регенерация в стационарном слое катализатора на основе платины и олова, нанесенных на алюмоцинковую шпинель, характеризующемуся тем, что используют катализатор со средним размером кристаллитов 22-35 нм при следующем содержании компонентов, мас.%: платина - 0,05-2,0, олово - 0,1-6,0, алюмоцинковая шпинель - остальное, процесс дегидрирования осуществляют при температуре 560-620°С, объемной скорости подачи сырья 300-500 ч-1 в присутствии водорода и водяного пара, соотношение сырье:водород:пар составляет 1:0,5-2,0:5-20 моль:моль:моль.

Изобретение относится к способу получения стирола дегидрированием этилбензола, включающему контактирование в условиях дегидрирования сырья с катализатором дегидрирования на основе оксида железа, который включает титан, причем концентрация титана составляет от 1 ppmw до 1000 ppmw, в котором указанное сырье включает этилбензол и пар, причем пар присутствует в указанном сырье в таком количестве, чтобы обеспечить мольное отношение пар/углеводород в указанном сырье не больше 9:1.

Изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматических углеводородов, выбираемых, по меньшей мере, из одного: из этилбензола, пропилбензола, изопропилбензола и метилэтилбензола, включающему контактирование газового потока, содержащего, по меньшей мере, один из углеводородов, с катализатором дегидрирования при температуре реакции в прямотоке в реакторе дегидрирования с восходящим потоком, в котором среднее время контактирования углеводорода с катализатором в зоне реактора дегидрирования составляет от 0,5 до 10 секунд, и в котором среднее время пребывания катализатора в реакторе дегидрирования с восходящим потоком составляет от 0,5 до 40 секунд; и перемещение углеводорода и катализатора из реактора дегидрирования с восходящим потоком в устройство разделения, в котором среднее время контактирования углеводорода с катализатором при температуре реакции в устройстве разделения составляет меньше чем 10 секунд.

Изобретение относится к области органической химии и нефтехимии, в частности к разработке и использованию катализаторов. .

Изобретение относится к области нефтехимии и, в частности, к области производства олефиновых С3-С5 углеводородов дегидрированием соответствующих парафиновых углеводородов в реакторах с псевдоожиженным слоем микросферического алюмохромового катализатора.

Изобретение относится к производству катализаторов, а именно к производству катализаторов для процессов дегидрирования олефиновых углеводородов. .
Изобретение относится к способу получения разветвленных олефинов, который включает дегидрирование изопарафиновой композиции, содержащей 0,5% или менее четвертичных алифатических атомов углерода, на подходящем катализаторе, указанная изопарафиновая композиция включает парафины с количеством углеродов в диапазоне от 7 до 35, причем указанные парафины, по меньшей мере часть их молекул, являются разветвленными, среднее количество ответвлений на молекулу парафина составляет от 0,7 до 2,5, и ответвления включают метальные и, необязательно, этильные ветви, указанная изопарафиновая композиция получена путем гидроизомеризации парафина, а указанные разветвленные олефины имеют содержание четвертичных углеродов 0,5% или менее, причем парафины получены способом Фишера-Тропша.
Изобретение относится к области катализа и органической химии, в частности к методам получения высокоактивных каталитических систем для реакций окислительного дегидрирования углеводородов, в частности этана.

Изобретение относится к способу превращения кислородсодержащих соединений, имеющих по меньшей мере от 1 до 10 атомов углерода в олефины, характеризующемуся тем, что включает следующие стадии: а) контактирование в реакторе кислородсодержащих соединений с флюидизированным катализатором, содержащим ELAPO, с превращением указанных соединений в углеводороды, причем в реакторе имеются, по меньшей мере две зоны: первая зона, в которой газ движется с большей скоростью, чем во второй зоне, в которой газ движется с меньшей скоростью, и b) введение продувочного газа, содержащего некоторое количество инертного газа, во вторую зону отдельно от сырьевого потока.

Изобретение относится к каталитическим технологиям очистки мономеров для полимеризации, конкретно - к способу очистки этилена от примесей ацетилена. .

Изобретение относится к способу дегидрирования алкилароматических углеводородов, выбираемых, по меньшей мере, из одного: из этилбензола, пропилбензола, изопропилбензола и метилэтилбензола, включающему контактирование газового потока, содержащего, по меньшей мере, один из углеводородов, с катализатором дегидрирования при температуре реакции в прямотоке в реакторе дегидрирования с восходящим потоком, в котором среднее время контактирования углеводорода с катализатором в зоне реактора дегидрирования составляет от 0,5 до 10 секунд, и в котором среднее время пребывания катализатора в реакторе дегидрирования с восходящим потоком составляет от 0,5 до 40 секунд; и перемещение углеводорода и катализатора из реактора дегидрирования с восходящим потоком в устройство разделения, в котором среднее время контактирования углеводорода с катализатором при температуре реакции в устройстве разделения составляет меньше чем 10 секунд.
Изобретение относится к способу получения этилена и пропилена путем контактирования углеводородного вещества, которое включает, по меньшей мере, один олефин, содержащий от 4 до 12 атомов углерода в количестве, которое составляет, по крайней мере, 20 мас.%, с цеолитсодержащим формованным катализатором в реакторе с неподвижным слоем катализатора, для каталитической конверсии, по меньшей мере, одного олефина, содержащего от 4 до 12 атомов углерода, где цеолитсодержащий формованный катализатор удовлетворяет следующим требованиям с (1) по (7): (1) цеолит представляет собой цеолит с промежуточным размером пор, и размер его пор составляет от 5 до 6,5 ангстрем, (2) количество протонов в цеолите составляет 0,02 ммол или меньше на грамм цеолита, (3) цеолит содержит, по крайней мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из металлов, относящихся к IB группе Периодической таблицы, (4) молярное отношение оксид кремния/оксид алюминия в цеолите составляет от 800 до 2000, (5) цеолитсодержащий формованный катализатор включает оксид кремния в качестве связующего, (6) предел прочности при боковом сжатии цеолитсодержащего формованного катализатора составляет, по меньшей мере, 2,5 Н/мм, (7) содержание натрия в цеолитсодержащем формованном катализаторе, как катализаторе Н-обменного типа, составляет 500 частей на млн.

Изобретение относится к способу получения олефинов из кислородсодержащих соединений в реакторе с использованием флюидизированной зоны превращения кислородсодержащих соединений, который включает следующие стадии: а) контактирование кислородсодержащих соединений, содержащих, по меньшей мере, один атом кислорода и от 1 до 10 атомов углерода с катализатором, содержащим молекулярное сито ELAPO с образованием газообразной смеси, содержащей легкие олефины, представляющие собой этилен, пропилен и их смеси и побочные продукты; b) подачу смеси в одноступенчатую систему циклонного выделения катализатора внутри реактора из газообразной смеси; с) подачу газа в систему циклона второй ступени, которая расположена внутри уравнительной емкости реактора и расположена вне указанного реактора, причем система циклона второй ступени предназначена для удаления катализатора из газообразной смеси; d) возвращение извлеченного катализатора в реактор.
Изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов и низших олефинов, включающему каталитическую дегидроциклизацию углеводородного сырья в присутствии цинксодержащего цеолитного катализатора при повышенных температуре и давлении, разделение продуктов дегидроциклизации на продукт А - ароматические углеводороды С6+, и продукт В - смесь неароматических углеводородов с водородом, последующее гидродеалкилирование продукта А с получением товарного бензола, и пиролиз продукта В с получением низших олефинов, и характеризующемуся тем, что в качестве сырья дегидроциклизации используют парафины С2-С6, процесс проводят под давлением 0,9-1,3 МПа, продукт А, после отделения от него фракции С10+, подвергают гидродеалкилированию, из продуктов гидродеалкилирования выделяют товарный бензол, метановую и этановую фракции, этановую фракцию и продукт В, или продукт В, после отделения от него более 50 об.% метановодородной фракции, направляют на пиролиз, из газообразных продуктов пиролиза выделяют товарные этилен и пропилен, жидкие продукты пиролиза - пироконденсат, содержащий ароматические углеводороды, подвергают каталитическим гидрированию и гидрообессериванию и последующему гидродеалкилированию с получением товарного бензола, метановой и этановой фракций, последнюю рециклизуют на пиролиз.
Изобретение относится к способу получения катализатора, используемого для превращения кислородсодержащих соединений в легкие олефины. .
Изобретение относится к способу получения низкомолекулярных олефиновых углеводородов пиролизом углеводородного сырья в присутствии активирующей добавки и водяного пара, характеризующемуся тем, что в качестве активирующей добавки используют неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Изобретение относится к способу получения этилена плазмохимическим пиролизом природного газа, характеризующемуся тем, что на первой стадии синтезируют активные частицы: в плазмотроне - атомарный водород, в форреакторе - метильные радикалы, под воздействием которых на природный газ, поступающий в реактор пиролиза, получают этилен с примесью ацетилена, который без выделения его из пирогаза селективно гидрируют в этилен на последующей стадии в присутствии катализатора в газовой фазе, с последующим выделением концентрированного этилена из продуктов гидрирования методом низкотемпературной ректификации, возращением части метановодородной смеси со стадии гидрирования на стадию пиролиза в форреактор и использованием балансового количества метановодородной смеси для получения электроэнергии или в качестве товарного продукта, при этом содержание метана в метановодородной смеси, подаваемой в форреактор, не выше 13% мас.

Изобретение относится к способу получения легких олефинов, представляющих собой этилен и пропилен, характеризующемуся наличием стадий: a) контактирования содержащего метанол исходного сырья, содержащего в количестве от 65 до 100 мас.% метанола, в зоне реактора конверсии метанола с катализатором конверсии метанола и при реакционных условиях, содержащих температуру от 200°С до 300°С, давление от 200 до 1500 кПа и массовой среднечасовой скорости подачи от 2 до 15 час-1, чтобы получить поток метанола из зоны реактора конверсии, содержащий диметиловый эфир и воду; b) удаления по меньшей мере части воды из потока метанола зоны реактора конверсии метанола с образованием первого потока процесса, содержащего диметиловый эфир и имеющего пониженное содержание воды, и второго потока процесса, содержащего метанол и имеющий повышенное содержание воды по сравнению с указанным первым потоком процесса; c) направления части или всего второго потока процесса к промывной колонне; d) контактирования сырья, содержащего по меньшей мере часть первого потока процесса в зоне реактора конверсии кислородсодержащих соединений с катализатором конверсии кислородсодержащих соединений при реакционных условиях конверсии кислородсодержащих соединений, содержащих температуру от 200°С до 700°С и при абсолютном давлении реакции от 240 до 580 кПа, чтобы обеспечить превращение по меньшей мере части данного сырья в поток продуктов конверсии кислородсодержащих соединений, содержащих легкие и тяжелые олефины; и e) направления потока продуктов конверсии кислородсодержащих соединений к промывной колонне, в которой второй поток процесса промывает поток продуктов конверсии кислородсодержащих соединений, чтобы получить промытый поток олефинов, для дальнейшего использования в реакции, и поток отходов, содержащий кислородсодержащие соединения и воду
Наверх