Способ получения ароматических углеводородов из синтез-газа


 


Владельцы патента RU 2407731:

Общество с ограниченной ответственностью "Аромагаз" (RU)

Изобретение относится способу получения ароматических углеводородов из синтез-газа, содержащего моноксид углерода и водород, включающий контактирование газа с эффективным количеством катализатора, содержащим 30% кобальта, и промотированным 4% оксида магния (II) и 3% оксида циркония (II), в котором в качестве носителя используют декатионированный цеолит, характеризующийся тем, что способ проводят при мольном отношении моноксида углерода и водорода 1:(0,5-2), температуре контактирования газа 250-300°С, объемной скорости подачи газа 300-2000 ч-1 и давлении 0,5-3 МПа, а мольное отношение в носителе SiO2/Аl2O3=38. Применение давления и повышенных объемных скоростей подачи синтез-газа повышает производительность синтеза почти до 90 г/кг кат·ч, а также значительно снижает выход диоксида углерода - до 86-118 г/м3. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтехимии, а именно к способу получения ароматических углеводородов (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) из синтез-газа (смесь моноксида углерода с газообразным водородом) в присутствии бифункционального катализатора.

Уровень техники

Ароматические углеводороды находят широкое применение в качестве сырья для производства разнообразных химических продуктов, в частности полимеров. Эти соединения производят в основном путем риформинга нефтяных фракций.

К перспективным способам получения этих ценных химических продуктов относятся альтернативные методы, не использующие нефтяное сырье, например синтез ароматических углеводородов на основе синтез-газа (смеси моноксида углерода и газообразного водорода - продукта окислительной конверсии различного органического сырья (природного или попутного нефтяного газа, угля, тяжелых нефтяных остатков, биомассы различного происхождения и т.д.).

Альтернативные методы получения ароматических углеводородов (аренов) из синтез-газа в основном состоят из нескольких химических стадий.

Например, известен двустадийный метод получения углеводородных смесей, обогащенных ароматическими соединениями, включающий синтез метанола и его конверсию в углеводородные продукты [US 4499314, опубл. 31.01.1970].

Смеси аренов могут быть также получены трехстадийным способом, включающим стадии синтеза метанола, его дегидрирования в диметиловый эфир (ДМЭ) и превращения в смесь углеводородов с высоким содержанием ароматических соединений [RU 2284343, опубл. 27.09.2006].

Однако наиболее перспективным методом получения аренов из синтез-газа является их прямой синтез в присутствии бифункциональных катализаторов.

Известен способ получения ароматических углеводородов из синтез-газа путем контактирования газа при температуре 320-440°С и давлении 40-100 атм с бифункциональным цеолитным катализатором. Цеолитный компонент катализатора содержит железо [RU 2342354, опубл. 27.12.2008].

Использование такого катализатора обеспечивает относительно невысокий выход ароматических углеводородов (около 30% в составе продуктов синтеза).

Наиболее близким к предлагаемому в способу получения ароматических углеводородов из синтез-газа является способ получения ароматических углеводородов в присутствии кобальтцеолитного катализатора, а именно 30%Co-4%MgO-3%ZrO2/HЦBM, содержащего в качестве носителя декатионированный цеолит (НЦВМ) с мольным отношением SiO2/Al2O3=40 [Б.П.Тонконогов, М.В.Крылова, А.А.Дергачев, А.Л.Лапидус // Нефтепереработка и нефтехимия, 2003, №6, с.16].

Катализатор готовят методом совместного осаждения активного компонента (кобальт) и промоторов (оксиды магния и циркония) на носитель. Метод позволяет при практически полной конверсии (~100%) синтез-газа с мольным отношением СО:Н2=1:1 при атмосферном давлении, температуре 280°С и объемной скорости подачи синтез-газа 100 ч-1 осуществлять синтез смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола с выходом целевых продуктов около 150 г/м3.

Недостатками этого способа являются высокое (около 130 г/м3 прореагировавшего синтез-газа) образование диоксида углерода - побочного продукта синтеза и низкая производительность катализатора (около 10 г/кг кат·ч). Эти недостатки делают практически невозможным внедрение метода в промышленную практику.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения ароматических углеводородов (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) с высокой производительностью и низкой селективностью в отношении образования побочного продукта - диоксида углерода. В соответствии с этим объектом предложенного изобретения является способ синтеза ароматических углеводородов (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) из синтез-газа, который отличается применением повышенного давления и повышенных объемных скоростей подачи синтез-газа и позволяющий производить синтез с высокой производительностью по целевым продуктам.

Поставленная задача решается в способе получения ароматических углеводородов из синтез-газа, содержащего моноксид углерода и водород, включающем контактирование газа с эффективным количеством катализатора, содержащим 30% кобальта, и промотированным 4% оксида магния (II) и 3% оксида циркония (II), в котором в качестве носителя используют декатионированный цеолит с мольным отношением SiO2/Аl2O3=38, при этом способ проводят при мольном отношении моноксида углерода и водорода 1:(0,5-2), температуре контактирования газа 250-300°С, объемной скорости подачи газа 300-2000 ч-1 и давлении 0,5-3 МПа.

Наиболее предпочтительными параметрами осуществления способа являются следующие: температура контактирования синтез-газа с катализатором 280-290°С, давление 0,5-1 МПа, объемная скорость подачи синтез-газа 500-1500 ч-1.

Использование данного метода позволяет получать ароматические углеводороды (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) с производительностью до 80 г/кг кат·ч и пониженным выходом диоксида углерода (менее 90 г/м3).

Осуществление изобретения

Синтез ароматических углеводородов (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) из синтез-газа (смесь моноксида углерода и газообразного водорода) можно осуществлять с использованием различных типов реакторов, например реакторов с неподвижным, псевдоожиженным или суспендированным слоем катализатора.

При этом размер частиц катализатора может варьироваться в зависимости от выбранного способа ведения процесса. Специалист может выбрать оптимальный размер частиц катализатора в зависимости от типа использованного реактора и выбранного режима.

Примеры 1-13

В качестве катализатора используется образец, содержащий 30% кобальта, с промотированным 4% оксида магния (II) и 3% оксида циркония (II), в котором в качестве носителя используют декатионированный цеолит (НЦВМ), т.е. (30%Co-4%MgO-3%ZrO2/HЦВМ), приготовленный совместным осаждением в присутствии цеолитного носителя основных карбонатов кобальта, магния и циркония из водного раствора их азотнокислых солей с помощью кислого карбоната аммония. В качестве носителя используется декатионированный цеолит (НЦВМ) с мольным отношением SiO2/Аl2O3=38.

Полученный при осаждении осадок отделяют на воронке Бюхнера, промывают горячей водой от NO3--ионов и формуют экструзией. Экструдаты высушивают в сушильном шкафу при температуре 120°С и измельчают, отбирая фракцию 2-3 мм.

Перед проведением синтеза образец катализатора активируют в токе водорода при 450°С в течение 1 ч.

Синтез углеводородов проводят в трубчатом реакторе со стационарным слоем катализатора.

Условия синтеза отражены в таблице.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что использование давления и повышенных объемных скоростей подачи синтез-газа существенно повышает производительность синтеза, которая возрастает почти до 90 г/кг кат·ч. Применение давления и повышенных объемных скоростей подачи синтез-газа приводит также к значительному снижению выхода диоксида углерода (до 86-118 г/м3).

Установлено, что жидкие продукты синтеза, полученные при давлении 0,1-1 МПа, практически нацело состоят из ароматических углеводородов (смеси бензола, толуола, ксилолов и этилбензола). Дальнейшее повышение давления приводит к увеличению доли парафинов в продуктах синтеза (до 20% при давлении 3 МПа).

Показатели синтеза ароматических углеводородов из СО и Н2
Пример CO/H2 Р, МПа Т,°С Объемная скорость, ч-1 Конверсия СО, % Выход
С5+, г/м3
Выход CO2, г/м3 Производительность, г/кг кат·ч
1 (прототип) 1/1 0,1 280 100 95 148 134 9,5
2 1/1 0,5 280 300 93 152 118 29,1
3 1/1 0,5 280 600 92 138 97 45,8
4 1/1 0,5 280 1200 89 124 92 88,3
5 1/1 0,5 250 1200 72 114 87 74,6
6 1/1 0,5 300 1200 93 93 98 67,5
7 1/1 0,5 280 2000 82 107 86 80,6
8 1/0,5 0,5 280 1200 93 128 112 87,1
9 1/1,5 0,5 280 1200 95 121 104 88,1
10 1/2 0,5 280 1200 95 112 93 86,3
11 1/1 1,0 280 1200 93 130 91 88,4
12 1/1 2,0 280 1200 97 125 89 87,3
13 1/1 3,0 280 1200 100 104 90 80,5

1. Способ получения ароматических углеводородов из синтез-газа, содержащего моноксид углерода и водород, включающий контактирование газа с эффективным количеством катализатора, содержащим 30% кобальта, и промотированным 4%-ным оксидом магния (II) и 3%-ным оксидом циркония (II), в котором в качестве носителя используют декатионированный цеолит, отличающийся тем, что способ проводят при мольном отношении моноксида углерода и водорода 1:(0,5-2), температуре контактирования газа 250-300°С, объемной скорости подачи газа 300-2000 ч-1 и давлении 0,5-3 МПа, а мольное отношение в носителе SiO2/Аl2O3=38.

2. Способ получения ароматических углеводородов по п.1, отличающийся тем, что температура контактирования предпочтительно 280-290°С.

3. Способ получения ароматических углеводородов по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при давлении предпочтительно 0,5-1 МПа.

4. Способ получения ароматических углеводородов по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при объемной скорости подачи синтез-газа предпочтительно 500-1500 ч-1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения моноалкилбензолов путем алкилирования бензола, характеризующемуся тем, что в качестве алкилирующего агента используют метан, пропан или техническую пропан-бутановую смесь, реакцию проводят в одну стадию в барьерном электрическом разряде.
Изобретение относится к слоистой композиции, способу ее приготовления и способу конверсии углеводорода с ее применением. .

Изобретение относится к способу ароматизации алканов, заключающемуся в контактировании алканов, содержащих от одного до четырех углеродных атомов, с катализатором Pt/ZSM-5, содержащим платину, осажденную на MFI цеолит, решетка которого состоит из алюминия, кремния и кислорода.
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 катализатору ароматизации алканов, имеющих от двух до шести атомов углерода в молекуле, в ароматические углеводороды, к способу его получения и применения.

Изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов, сопровождающемуся одновременным получением водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды из углеводородного газа нестабильного состава газоконденсатных и нефтяных месторождений, включающему, при необходимости, обессеривание его, последующее получение синтез-газа газофазной одноступенчатой окислительной конверсией кислородом воздуха, конверсию его в метанол, дальнейшее получение из метанола в присутствии катализатора моторного топлива и воды, сепарацию воды, образовавшейся на всех стадиях процесса, отгонку из воды, объединенной и образовавшейся на всех стадиях процесса, остатков углеводородов, включая метанол и жирные углеводороды, биоочистку ее и минерализацию, причем в качестве исходного углеводородного газа используют углеводородный газ нестабильного состава без предварительного отделения в нем метана и этана от пропана и бутана, и который перед конверсией в синтез-газ подвергают ароматизации в присутствии катализатора и при нагревании, а далее осуществляют выделение образовавшихся ароматических углеводородов и водорода, который по меньшей мере частично используют при получении синтез-газа, для изменения соотношения в немH2:CO 1,8-2,3:1, а частично, при необходимости, используют на стадии обессеривания, при этом синтез-газ получают из непрореагировавших и образовавшихся при ароматизации углеводородных газов.

Изобретение относится к способу получения алкилбензола со структурой R1R2CH(Ph) из алкилфенилового спирта со структурой R1 R2C(Ph)OH, включающему следующие стадии: (a) подачу исходного потока, содержащего алкилфениловый спирт со структурой R1R2 C(Ph)OH, в реактор с зоной каталитической дистилляции; (b) одновременно в реакторе: (i) контактирование исходного потока, содержащего R1R2C(Ph)OH, с водородом в зоне каталитической дистилляции для превращения R 1R2C(Ph)OH в R1 R2CH(Ph) и образования реакционной смеси и (ii) отделение R1R2 CH(Ph) от реакционной смеси фракционной дистилляцией для получения выше зоны каталитической дистилляции потока, содержащего R 1R2CH(Ph) с пониженной концентрацией R1R2C(Ph)OH по сравнению с исходным потоком реактора в положении выше зоны каталитической реакции; причем R1 и R2 каждый представляют водород или углеводородную группу с 1-10 атомами углерода и по меньшей мере один из R1 и R2 не является водородом.
Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке алифатических углеводородов C2 -C12 в смесь ароматических углеводородов или высокооктановый компонент бензина.
Изобретение относится к каталитической конверсии парафиновых, олефиновых углеводородов или их смесей и может быть использовано для получения высокооктанового моторного топлива и индивидуальных ароматических соединений.
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способу получения катализаторов для превращения прямогонных бензиновых фракций нефти в высокооктановый компонент бензина.
Изобретение относится к нефтехимии, а именно к бифункциональному кобальтсодержащему цеолитному катализатору для синтеза ароматических углеводородов (смесь бензола, толуола, ксилолов и этилбензола) из синтез-газа, содержащему структурный промотор - оксид магния (II) и энергетический промотор - оксид титана или оксид гафния, в котором в качестве цеолитного компонента используют цеолит ЦВМ в Ga-форме с мольным отношением SiO2/Al2 O3=30, а сотношение компонентов в вес.ч.: кобальт 50-150, оксид магния (II) 2-8, оксид гафния или оксид титана 2-5, цеолит (Ga-форма) 100-300, способу его получения и способу получения ароматических углеводородов из синтез-газа с использованием указанного катализатора.
Изобретение относится к нефтехимии, газохимии, углехимии и касается катализатора синтеза углеводородов из СО и Н2 способа получения указанного катализатора. .

Изобретение относится к способу получения углеводородных соединений, характеризующемуся тем, что он включает в себя: а) подачу в первый реактор обратной конверсии водяного пара с внешней подачей газообразного водорода и газообразной двуокиси углерода, где молярное отношение газообразного водорода к газообразной двуокиси углерода превышает единицу, для генерирования первого потока сингаза, содержащего смесь по меньшей мере газообразной моноокиси углерода и газообразного водорода, водяного пара и остаточной газообразной двуокиси углерода; b) генерирование второго потока сингаза из первого потока сингаза конденсацией и удалением по меньшей мере части водяного пара из первого потока сингаза; с) подачу второго потока сингаза во второй реактор обратной конверсии водяного пара для генерирования третьего потока сингаза, содержащего смесь, по меньшей мере, газообразной моноокиси углерода и газообразного водорода, водяного пара и остаточной двуокиси углерода; (d) генерирование четвертого потока сингаза из третьего потока сингаза конденсацией и удалением, по меньшей мере, части водяного пара из третьего потока сингаза, и е) генерирование смеси, по меньшей мере, углеводородных соединений из, по меньшей мере, газообразной моноокиси углерода и газообразного водорода из четвертого потока сингаза.

Изобретение относится к применению источника хрома в качестве активатора катализатора в сочетании с осажденным железным катализатором в высокотемпературном процессе Фишера-Тропша с целью преобразования реагентов в виде СО и Н2 в продукты реакции в виде углеводородов и возможно их оксигенатов путем введения в контакт СО и H2 с источником хрома в сочетании с осажденным железным катализатором в ходе двухфазной высокотемпературной реакции Фишера-Тропша.

Изобретение относится к способу получения синтетических жидких углеводородов из углеводородных газов, включающий каталитическую пароуглекислотную конверсию исходного сырья и рециркуляционных продуктов с подводом высокотемпературного тепла и получением синтез-газа, каталитическую переработку синтез-газа по методу Фишера-Тропша с отводом низкотемпературного тепла испарительным охлаждением, разделение продуктов, полученных в результате переработки синтез-газа, на три потока: смесь жидких углеводородов, воду и отходящие газы, и последующее разделение полученной смеси жидких углеводородов на фракции товарных видов углеводородов (бензин, керосин, дизельное топливо) и углеводороды C21+, отличающийся тем, что подводимое при постоянном давлении 0,8-3,0 МПа на переработку исходное газообразное сырье после очистки от соединений серы разделяют на два потока, один из которых вместе с частью отходящих газов из реактора синтеза Фишера-Тропша, диоксидом углерода, выделяемым из отходящих дымовых газов, и водяным паром, подают в каталитический реактор радиально-спирального типа на пароуглекислотную конверсию, которую проводят при температуре 950-1050°С, полученный синтез-газ подают в качестве греющей среды в паровой котел, после частичного охлаждения в котором синтез-газ для отделения влаги дополнительно охлаждают до температуры 20-40°С внешним хладоносителем и отделяют от влаги в поверхностном охладителе-осушителе синтез-газа, после чего подают в реактор синтеза Фишера-Тропша, а второй поток исходного газообразного сырья смешивают с другой частью отходящих газов из реактора синтеза Фишера-Тропша и подают на горелку каталитического реактора в качестве топлива, причем перед подачей на горелку эту смесь и необходимый для горения воздух нагревают в блоке рекуперации тепла за счет частичного охлаждения дымовых газов, выходящих из каталитического реактора, после чего дымовые газы для отделения влаги дополнительно охлаждают внешним хладоносителем в поверхностном охладителе-осушителе дымовых газов, затем выделяют из них диоксид углерода, который подводят в каталитический реактор пароуглекислотной конверсии, охлажденные и очищенные от диоксида углерода дымовые газы выводят из установки, а конденсат, выделяемый в охладителях-осушителях из синтез-газа и дымовых газов, и воду, получаемую после разделения продуктов реакции Фишера-Тропша, подвергают очистке в узле водоподготовки и направляют для производства пара, необходимого для проведения пароуглекислотной конверсии исходного газообразного сырья, в паровой котел, в котором нагрев и испарение конденсата осуществляют за счет тепла синтез-газа.

Изобретение относится к реакционной системе с взвешенным слоем типа барботажной колонны в реакционной системе синтеза Фишера-Тропша для получения жидких углеводородов путем контактирования синтез-газа, состоящего из водорода и оксида углерода, с частицами катализатора; в которой применяется: (1) реакционный процесс синтеза Фишера-Тропша в колонне барботажного типа со взвешенным слоем, в котором синтез-газ, подаваемый непрерывно с низа реактора, и суспендированные частицы катализатора контактируют с получением жидких углеводородов, газообразных углеводородов и воды, (2) процесс, в котором суспензия суспендированных жидких продуктов, образовавшихся в процессе синтеза Фишера-Тропша, и частицы катализатора двигаются от реактора к нижней части емкости для разделения через наклоненный вниз перемещающий трубопровод для разделения частиц катализатора и жидких продуктов, (3) процесс, в котором газовые продукты, образовавшиеся в процессе синтеза Фишера-Тропша, направляют в верхнюю часть емкости для разделения через соединительный трубопровод, установленный над наклоненным вниз перемещающим трубопроводом, и выводят через его верх, (4) процесс, в котором жидкие продукты извлекают из емкости для разделения, и (5) процесс, в котором суспензию, в которой частицы катализатора концентрируют, извлекают с низа емкости для разделения и циркулируют в низ реактора, перемещают за счет движущей силы (газлифта) синтез-газа, вводимого с низа реактора, и она поднимается вверх через реактор с взвешенным слоем без использования внешнего источника движущей силы для циркуляции, и образующиеся жидкие углеводородные продукты, газообразные углеводородные продукты и воду разделяют и извлекают без использования внешнего источника движущей силы для разделения, причем в емкости для разделения, которая соединена с реактором наклоненным вниз перемещающим трубопроводом и имеет линию циркуляции суспензии, которая циркулирует суспензию со сконцентрированным катализатором в виде частиц в реактор, скоростью поднимающейся жидкости внутри емкости для разделения управляют так, чтобы она составляла 0,4 или меньше от скорости седиментации катализатора в виде частиц с диаметром частиц 20 мкм с помощью регулирующего клапана вывода суспензии со сконцентрированным катализатором, установленного на линии циркуляции суспензии между емкостью для разделения и реактором, регулирующего клапана для вывода жидких продуктов реакции, выводимых из емкости для разделения, и клапана разности давления в верхнем пространстве газовой фазы между емкостью для разделения и реактором, причем концентрация катализатора находится в диапазоне от 10 до 40 мас.% и скорость перемещения суспензии находится в диапазоне от 0,4 до 1,6 м/с.

Изобретение относится к органической химии, а именно к способам получения синтетических моторных топлив и, в частности, к способу получения диметилового эфира (ДМЭ) и/или высокооктанового бензина путем каталитической конверсии синтез-газа - смеси водорода и оксидов углерода.
Изобретение относится к способу изготовления, а, кроме того, к способу рециркуляции или повторного использования материала-носителя катализатора такого, который применяется в процессе Фишера-Тропша
Наверх