Комбинированный способ производства этилена и его производных и электроэнергии из природного газа


 


Владельцы патента RU 2447048:

Закрытое акционерное общество "ШАГ" (RU)

Изобретение относится к способу производства этилена и электроэнергии из природного газа путем прямого окисления природного газа с последующей подачей отходящего газа на энергоустановку. Способ заключается в том, что исходный поток природного газа направляют на стадию синтеза этилена по реакции окислительной конденсации метана, которую осуществляют в присутствии оксидных катализаторов при температуре от 700°C до 950°C, давлении от 1 атм до 10 атм и мольном соотношении метана к кислороду в интервале от 2:1 до 10:1. Далее выделяют из реакционной смеси этилен, остальную часть газового потока, включающего не прореагировавший метан и горючие продукты водород и CO направляют на энергоустановку, в которой осуществляют выработку электроэнергии и тепла. Энергию, выделяющуюся в процессе получения этилена по реакции окислительной конденсации метана в виде теплосодержания пара и других теплоносителей, утилизируют совместно с энергией, вырабатываемой энергоустановкой, которая питается природным газом метаном, не прореагировавшим в реакторе синтеза этилена. Заявляемый способ позволяет получить существенные экономические и технологические преимущества по сравнению с известными технологическими процессами их производства. 4 з.п. ф-лы, 1 фиг.

 

Изобретение относится к области энергетики и технологии основного органического синтеза, а именно к технологии производства этилена и его производных, и может быть использовано в энергетике и химической промышленности.

Современные процессы производства многих крупнотоннажных продуктов основного органического синтеза сопровождаются как большими затратами энергии, так и интенсивным энерговыделением, и часто базируются на том же углеводородном сырье, которое используется для производства электроэнергии. Поэтому все большее распространение получают комбинированные (интегрированные) энергохимические процессы производства (когенерации) химических продуктов и энергии.

Известен процесс одновременного производства (когенерации) метанола и электроэнергии, включающий получение синтез-газа, состоящего из H2, CO, CO2 и небольших количеств метана, на установке риформинга путем подачи низших углеводородов, в т.ч. природного газа, и пара на установку риформинга, разделение синтез-газа на два потока, один из которых используется в качестве сырья для одной или нескольких реакций синтеза метанола, и/или диметилового эфира, и/или других оксигенатов, в то время как другой поток подается в один или более реакторов для проведения реакции конверсии водяного газа, в результате которой образуется поток газа, состоящий в основном из H2 и CO2, подвергающийся затем сепарации на два потока, состоящие из H2 и CO2, соответственно, причем по крайней мере 5% содержащего Н2 потока подается в реактор синтеза метанола, а остальная часть содержащего Н2 потока - на одну или более установок генерации тепла или другие потребляющие Н2 процессы. (Патент США №6809121, МПК C07C 29/151; C10G 2/00, опубл. 26.10.2004 г.)

Известен комбинированный способ производства электроэнергии и жидкого синтетического топлива с использованием газотурбинных и парогазовых установок.

Способ включает частичное окисление углеводородного топлива в потоке сжатого воздуха, отбираемого за компрессором высокого давления газотурбинной установки с последующим дожиманием, получение синтез-газа, его охлаждение и экологическую очистку, подачу полученного синтез-газа в однопроходной реактор синтеза жидкого синтетического топлива с частичным превращением синтез-газа в жидкое топливо. Оставшийся в реакторе синтеза жидкого синтетического топлива энергетический газ выводят в камеру сгорания газотурбинной установки, при этом степень превращения синтез-газа выбирают из условия поддержания температуры рабочего тела на входе в газовую турбину в зависимости от типа газотурбинной установки, используемой для производства электроэнергии, а последующее дожимание воздуха, отбираемого за компрессором высокого давления газотурбинной установки, осуществляют с помощью детандера, приводимого в действие энергетическим газом, подогреваемым за счет охлаждения синтез-газа перед реактором синтеза. (Патент РФ №2250872, МПК C01B 3/32, C10L 3/10, F01K 23/10, опубл. 27.04.2005 г.)

Недостатком известных способов является сложность получения и дальнейшей подготовки синтез-газа и связанная с этим высокая технологическая сложность всего процесса, исключающая возможность его применения для малотоннажных производств и в составе энергоустановок средней и малой мощности.

Известен комбинированный способ производства электроэнергии и синтетического жидкого топлива в составе парогазовой установки.

Способ включает сжатие воздуха в основном и дожимном компрессорах, частичное окисление углеводородсодержащего топлива в реакторе, охлаждение реакционной смеси, получение метанола, расширение продуктов неполного окисления с подачей их в камеру сгорания газовой турбины. При этом углеводородсодержащее топливо проходит последовательное окисление при температуре 380-450°C и давлении 4,5-10 МПа с последующим охлаждением реакционной смеси в холодильнике-конденсаторе конденсатом паротурбинной установки. Отделение метанола от жидких продуктов окисления осуществляют в ректификационной колонне. Обеспечение заданной температуры газа на входе в газовую турбину осуществляется принимаемым числом реакторных установок синтеза метанола либо подмешиванием исходного углеводородсодержащего топлива в камеру сгорания газовой турбины. (Патент РФ №2356877, МПК C07C 27/12, C07C 31/04, опубл. 27.05.2009 г.)

Недостатком известного способа является низкая степень превращения исходных углеводородов в целевой продукт - метанол, которая не превышает 1-2% при селективности выше 70%. При более глубоких степенях превращения селективность по метанолу снижается до нуля.

Известен интегрированный процесс производства жидких продуктов Фишера-Тропша (синтетических жидких углеводородов) и производства электроэнергии с низким уровнем выбросов CO2. Установка, реализующая известный способ, включает получение синтез-газа, разделение воздуха, синтез продуктов Фишера-Тропша, извлечение CO и генерацию электроэнергии на основе комбинированного парогазового цикла (Патент США №6976362, МПК C01B 3/32, опубл. 20.12.2005 г.).

Недостатком известного процесса является большое число стадий, связанных с получением и дальнейшей подготовкой синтез-газа, и, как следствие, его высокая металлоемкость и технологическая сложность, исключающая возможность применения для малотоннажных производств и энергоустановок средней и малой мощности. Кроме того, продукты синтеза Фишера-Тропша фактически являются синтетическим аналогом сырой нефти и требуют дальнейшей переработки в топлива или химические продукты. При наличии более дешевых природных нефтепродуктов их производство, даже с учетом их более высоких экологических характеристик, может быть экономически оправдано только в отдельных случаях.

Более перспективным является интегрированное производство электроэнергии и таких универсальных и энергоемких продуктов, как этилен и продукты его переработки (жидкие углеводороды, этиловый спирт, полиэтилен). Этилен входит в число основных крупнотоннажных продуктов органического синтеза и является основой производства большинства продуктов основного и тонкого органического синтеза. Кроме того, с использованием процесса олигомеризации этилен может быть переработан в синтетическое топливо и масла, аналогичные традиционным ГСМ, получаемым из нефти, и "синтетическую нефть" - смесь жидких продуктов, легко транспортируемую традиционными способами (наливной транспорт, трубопроводы) и перерабатываемую на обычных нефтеперерабатывающих предприятиях. Этиловый спирт (этанол) сам является жидким горючим продуктом и рассматривается в качестве перспективного энергоносителя для различных применений. Полимеры на основе этилена (например, различные виды и марки полиэтилена, сополимеры с другими мономерами) являются основными видами пластиков, используемых повсеместно. По этим причинам создание высокоэффективных и экономичных технологий получения этилена и продуктов его переработки является одной из главных задач современной химической промышленности.

По существующим и реализованным в промышленности технологиям этилен получается главным образом пиролизом различного углеводородного сырья (нафта, пропан-бутановая фракция, этан и др.). Это резко ограничивает сырьевую базу производства этилена. Кроме того, эти процессы являются эндотермическими, т.е. требуют для своего осуществления подвода значительного количества энергии, что дополнительно понижает их эффективность и делает их малоэффективными при небольших объемах производства.

В настоящее время большой интерес вызывают прямые, минуя стадию получения синтез-газа, процессы получения различных продуктов из природного газа (метана), основанные на его окислительных превращениях. Такие процессы имеют ряд преимуществ: простота технологической схемы, отсутствие химических стадий, протекающих с поглощением энергии, возможность одновременной с производством целевого продукта генерации тепла.

В частности, известен процесс получения этилена по реакции окислительной конденсации метана (ОКМ), протекающей в присутствии оксидных катализаторов при температурах 700-900°C с подачей кислорода (воздуха) ниже стехиометрического соотношения (0,1-0,3 объема O2 на 1 объем метана). Этот процесс является экзотермическим, т.е. протекает с выделением энергии, и не требует для осуществления основной реакции металлоемкого оборудования. (B.C.Арутюнов, О.В.Крылов. Окислительные превращения метана, М.: Наука, 1998 г., 361 стр.)

Основным недостатком данного процесса является относительно низкий выход целевого продукта - этилена - за один проход реакционной смеси (не выше 14-15%) и высокий расход сырья (природного газа) на получение целевого продукта.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание высокоэффективного и экономичного способа получения этилена и продуктов его переработки путем совмещения их производства методом прямого газофазного окисления природного газа с выработкой электро- и тепловой энергии на энергоустановке.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе производства этилена и электроэнергии из природного газа путем прямого окисления природного газа с последующей подачей отходящего газа на энергоустановку, заключающемся в том, что исходный поток природного газа направляют на стадию синтеза этилена по реакции окислительной конденсации метана, которую осуществляют в присутствии оксидных катализаторов при температуре от 700°C до 950°C, давлении от 1 атм до 10 атм и мольном соотношении метана к кислороду в интервале от 2:1 до 10:1, далее выделяют из реакционной смеси этилен, остальную часть газового потока, включающего не прореагировавший метан, и горючие продукты водород и CO направляют на энергоустановку, в которой осуществляют выработку электроэнергии и тепла; энергию, выделяющуюся в процессе получения этилена по реакции окислительной конденсации метана в виде теплосодержания пара и других теплоносителей, утилизируют совместно с энергией, вырабатываемой энергоустановкой, которая питается природным газом метаном, не прореагировавшим в реакторе синтеза этилена.

Кроме того, осуществляют выделение этана и высших углеводородов из потока горючих газов, который направляют на энергоустановку, где осуществляют выработку электроэнергии и тепла; выделенные этан и высшие углеводороды направляют на стадию синтеза этилена по реакции окислительной конденсации метана.

Кроме того, оксидный катализатор выбирают из группы: оксиды щелочноземельных элементов Mg, Ca, Sr, Ba, оксиды редкоземельных элементов La, Ce, Nd, Sm или их смеси, промотированные добавками щелочных элементов (Li, Na, K, Rb, Cs), Sb, Bi и/или Pb, нанесенные на носители Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, HfO2, алюминаты, силикаты щелочноземельных элементов, силикаты редкоземельных элементов.

Кроме того, состав оксидного катализатора выбирают в соответствии с эмпирической формулой

M1aM2bM32O3+m, где

M1 - щелочноземельный элемент, выбранный из группы Mg, Ca, Sr, Ba (или их комбинация);

M2 - щелочной элемент, выбранный из группы Li, Na, K, Rb, Cs (или их комбинация);

M3 - редкоземельный элемент, выбранный из группы La, Ce, Nd, Sm (или их комбинация);

a - грамм-атомный показатель элемента, значение которого выбирают от 0,005 до 250;

b - грамм-атомный показатель элемента, значение которого выбирают от 0 до 20;

m - стехиометрический коэффициент, определяемый соотношением компонентов M1, M2 и M3.

Кроме того, состав оксидного катализатора выбирают в соответствии с эмпирической формулой

NaXWYMZSiO2+n, где

M - химический элемент Mn или Ce,

X, Y, Z - грамм-атомные соотношения элементов, из которых значение X выбирают от 0,01 до 0,4; значение Y выбирают от 0,005 до 0,2; значение Z выбирают от 0,005 до 0,4.

Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, заключается

- в совмещении производства ценных соединений методом прямого газофазного окисления природного газа с выработкой электро- и тепловой энергии на энергоустановке,

- в снижении удельного расхода природного газа на производство этилена и его производных.

Также с учетом того, что отходящий газ процесса получения этилена и его производных полностью используется для выработки энергии, а вырабатываемый в экзотермических реакциях окисления пар утилизируется вместе с паром, вырабатываемом самой энергоустановкой, суммарная эффективность полезного использования углеводородного сырья в таком интегрированном энергохимическом процессе будет близка к максимально возможной.

Заявляемое изобретение поясняется рисунком, где на фиг.1 представлен пример работающей на природном газе энергоустановки, на которой может быть реализован заявляемый способ. Представленный пример не ограничивает использование иного оборудования, предназначенного для тех же целей, на котором может быть реализован способ.

Фиг.1 содержит следующие позиции:

1 - реактор окислительной конденсации метана (ОКМ);

2 - закалочно-испарительный теплообменный аппарат (генератор пара высокого давления);

3 - теплообменный аппарат, в котором газовая смесь охлаждается до ~30°C с конденсацией основной части реакционной воды;

4 - компрессор реакционного газа;

5 - узел этаноламиновой очистки;

6 - узел щелочной промывки, осушки и охлаждения до минус 100°C с помощью пропиленового и этиленового холодильных циклов;

7 - турбодетандер;

8 - колонна низкотемпературной ректификации (выделения этан-этиленовой фракции);

9 - колонна низкотемпературной ректификации (выделения этилена-сырца);

10 - колонна низкотемпературной ректификации (выделения метана);

11 - рекуперативный теплообменный аппарат «газ-газ».

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Природный газ из газопровода, содержащий 98% метана и поступающий на электростанцию в объеме 60 тыс. м3/ч, нагревают в рекуперативном теплообменнике «газ-газ» 11 теплом отходящих из реактора 1 газов до 450°C и подают на вход реактора 1, в котором происходит превращение части метана в этилен и другие продукты за счет протекания каталитической реакции окислительной конденсации метана с выделением тепла.

Для повышения эффективности использования тепла реакционных газов исходный природный газ подается в трубное пространство теплообменника 11, а горячие реакционные газы - противотоком в межтрубное пространство того же теплообменника.

Реакцию окислительной конденсации метана в реакторе 1 проводят в присутствии оксидных катализаторов при температуре от 700°C до 950°C, предпочтительно от 750°C до 900°C, давлении от 1 атм до 10 атм, предпочтительно от 1 атм до 3 атм, и мольном соотношении метана к кислороду в интервале от 2:1 до 10:1.

Оксидный катализатор выбирают из группы: оксиды щелочноземельных элементов Mg, Ca, Sr, Ba, оксиды редкоземельных элементов La, Ce, Nd, Sm или их смеси, промотированные добавками щелочных элементов (Li, Na, K, Rb, Cs), Sb, Bi и/или Pb, нанесенные на носители Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, HfO2, алюминаты, силикаты щелочноземельных элементов, силикаты редкоземельных элементов.

При этом состав оксидного катализатора выбирают в соответствии с эмпирической формулой:

M1aM1bM32O3+m, где

M1 - щелочноземельный элемент, выбранный из группы Mg, Ca, Sr, Ba (или их комбинация);

M2 - щелочной элемент, выбранный из группы Li, Na, K, Rb, Cs (или их комбинация);

M3 - редкоземельный элемент, выбранный из группы La, Ce, Nd, Sm (или их комбинация);

a - грамм-атомный показатель элемента, значение которого выбирают от 0,005 до 250;

b - грамм-атомный показатель элемента, значение которого выбирают от 0 до 20;

m - стехиометрический коэффициент, определяемый соотношением компонентов M1, M2 и M3.

Кроме того, состав оксидного катализатора выбирают в соответствии с эмпирической формулой

NaXWYMZSiO2+n, где

M - химический элемент Mn или Ce,

X, Y, Z - грамм-атомные соотношения элементов, из которых значение X выбирают от 0,01 до 0,4; значение Y выбирают от 0,005 до 0,2; значение Z выбирают от 0,005 до 0,4.

Катализаторы процесса окислительной конденсации метана с получением этилена являются известными из предыдущего уровня техники, в частности публикации B.C.Арутюнов, О.В.Крылов. Окислительные превращения метана, М.: Наука, 1998 г., 361 стр., где описаны каталитические свойства смешанных оксидов, содержащих в различных соотношениях катионы редкоземельных, щелочноземельных и щелочных металлов, и дана подробная библиография (ссылки на патенты и научные публикации). Совокупность этих данных показывает, что наиболее эффективны системы, содержащие первые члены ряда лантаноидов (La, Nd, Sm и в определенных комбинациях - также Ce и Pr). Лучшие показатели по выходу продуктов ОКМ на катализаторах этого семейства (подтвержденные независимо многими авторами) достигают 18-19% при селективности выше 60%. На стр. 245 той же монографии описаны оксидные катализаторы, соответствующие эмпирической формуле NaXWYMnZSiO2+n и впервые предложенные в работе [Fang X.P., Li S.B., Lin J.Z. J. Mol. Catal. (China), v.6, 1992, p.225]. Эти катализаторы (например, состава 20%Na2WO4+5%Mn/SiO2) позволяют получить наиболее высокий подтвержденный выход продуктов ОКМ (20-22%), но при более высокой температуре (850-900°C по сравнению с оптимумом для систем, содержащих лантаноиды - 750-850°C).

Все интервалы параметров предложенного способа указаны в предельно допустимых значениях, выбор параметров способа за пределами заявленных интервалов значений не обеспечивает достижения указанного технического результата.

Выходящий из реактора 1 газовый поток, обладающий высоким теплосодержанием и содержащий целевой продукт химического превращения - этилен, подвергают охлаждению и разделению, причем выделяющееся в процессе охлаждение тепло используют для подогрева исходного метана в аппарате 11 и генерации высокопотенциального пара в закалочно-испарительном теплообменном аппарате (генератор пара высокого давления) 2. Теплосодержание пара, образующегося в закалочно-испарительном теплообменном аппарате 2, утилизируют в энергоустановке совместно с теплом, получаемым при сгорании непрореагировавшего метана и горючих газов, образовавшихся при окислении части метана в реакторе 1 окислительной конденсации метана (ОКМ). Прошедший закалочно-испарительный теплообменный аппарат 2 поток реакционных газов поступает в теплообменный аппарат 3, в котором осуществляют охлаждение и отделение основного количества реакционной воды в виде конденсата. После охлаждения до 30°C реакционную смесь через компрессор 4 реакционного газа подают в узел 5 этаноламиновой очистки, где отделяется основное количество CO2. В узле 6 осуществляют доочистку потока щелочной промывкой, осушку и охлаждение до температуры минус 100°C с помощью пропиленового и этиленового холодильных циклов. В узле 6 происходит выделение топливного газа, в который уходят водород, оксид углерода, азот, остатки кислорода и небольшая часть метана. Этот поток дросселируется до давления 0.3-0.5 МПа через турбодетандер 7 и подается на энергоустановку. В колонне 8 низкотемпературной ректификации выделяют основную часть непрореагировавшего метана, который также подают на энергоустановку.

Из куба колонны 8 выводится фракция C2+, которая поступает в колонну 9. Кубовый остаток из этой колонны, который состоит в основном из этана и углеводородов С3+, возвращают в реактор 1. Из верхней части колонны 9 выводится газ, содержащий в основном этилен и остаточный метан. Эта смесь разделяется в колонне 10 на этилен-сырец, поступающий на узел переработки, и метан, который подается на энергоустановку.

Процесс генерации электроэнергии на установках различных типов с использованием метана (главного компоненты природного газа) является известным. В качестве энергоустановки в заявляемом интегрированном процессе может быть использован любой известный тип энергоустановки, производящий тепло и/или электроэнергию из природного газа (см., например, С.В.Цанев, В.Д.Буров, А.Н.Ремезов. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. Под ред. Цанева С.В. Издательство МЭИ, 2002 г., 579 стр.).

Узел переработки этилена может представлять собой совокупность аппаратов, в которых происходит его тонкая очистка и доведение до товарной кондиции, либо реактор, в котором осуществляется превращение этилена в иные целевые продукты (жидкие углеводороды, этанол и др.), и аппараты выделения и очистки этих продуктов.

При осуществлении дальнейшей химической переработки этилена в продукты его олигомеризации ("синтетическая нефть", жидкое топливо, базовые масла), или полимеризации и сополимеризации (полимеры и пластики), или гидратации (этанол), или алкилирования (стирол, другие мономеры; присадки к топливам), энергию, выделяющуюся в процессе химической переработки этилена в виде теплосодержания пара и других теплоносителей утилизируют совместно с энергией, вырабатываемой энергоустановкой, которая питается природным газом метаном, не прореагировавшим в реакторе синтеза этилена, и энергией, полученной на стадии синтеза этилена по реакции окислительной конденсации метана.

Стадии выделения/разделения, реализуемые в приведенном примере в аппаратах 5, 6, 8, 9, 10, могут осуществляться методами химической, криогенной, адсорбционной, абсорбционной обработки и/или с использованием мембранных устройств.

Отличие предложенного способа от известных процессов заключается в том, что

(а) производство этилена, как первичного продукта, включается в схему подготовки газа для энергоустановки;

(б) не прореагировавший в реакторе синтеза этилена метан не подвергается рециркуляции, сбросу или сжиганию на факеле, а направляется в энергоблок (энергоустановку) для производства тепла и электроэнергии;

(в) тепловая энергия (в виде теплосодержания пара и других теплоносителей), выделяющаяся в процессе получения этилена по реакции окислительной конденсации метана и в процессах последовательной переработки этилена в его производные (олиго- или полимеризация, гидратация в этанол), утилизируется совместно с энергией, вырабатываемой энергоустановкой, которая питается природным газом (метаном), не прореагировавшим в реакторе синтеза этилена.

Заявляемый способ производства этилена и его производных в интегрированном процессе на основе прямого парциального окисления природного газа с последующей подачей отходящего газа на энергоустановку позволяет получить существенные экономические и технологические преимущества по сравнению с известными технологическими процессами их производства.

Снижение удельного расхода природного газа на производство этилена и его производных достигается за счет использования на стадии получения и выделения этилена и его производных тепловой и электрической энергии, полученной на энергоустановке. Это исключает необходимость включения в технологическую схему маломощных тепло- и электрогенераторов, имеющих более низкую удельную энергоэффективность.

Кроме того, ввиду исключения из схемы стадии рециркуляции непрореагировавшего метана и возможности ведения окисления исходного сырья воздухом, а не кислородом, снижается общее энергопотребление на стадии получения этилена, что также приводит к повышению удельной эффективности процесса в пересчете на исходный природный газ (метан), который в данном процессе может рассматриваться как сырье и энергоноситель одновременно.

Совмещение производства ценных соединений с высокой добавленной стоимостью с выработкой электро- и тепловой энергии на энергоустановке позволяет практически полностью устранить негативное влияние на экономические показатели процессов получения этилена и его производных прямым окислением природного газа его главных недостатков - высокого расхода метана на производство целевого продукта и низкую экономическую эффективность процесса. При этом полностью сохраняются такие их привлекательные качества, как технологическая простота, низкие капитальные и операционные затраты и возможность использования воздуха в качестве окислителя. Включение производства химических продуктов (этилена и его производных) в технологическую схему энергоустановки позволяет получить значительный экономический эффект.

В отличие от известных технологий, требующих создания крупных энергохимических комплексов на базе мощных электростанций, интегрированный процесс производства химических продуктов (этилена и его производных) методом прямого окисления и электроэнергии может быть реализован на десятках энергоустановок средней и малой мощности, работающих на природном газе. По технико-экономическим оценкам себестоимость получаемого этилена и его производных и удельные капитальные затраты будут заметно ниже тех величин, которые характеризуют специализированные заводы по производству указанных химических продуктов.

1. Способ производства этилена и электроэнергии из природного газа путем прямого окисления природного газа с последующей подачей отходящего газа на энергоустановку, заключающийся в том, что исходный поток природного газа направляют на стадию синтеза этилена по реакции окислительной конденсации метана, которую осуществляют в присутствии оксидных катализаторов при температуре от 700°C до 950°C, давлении от 1 атм до 10 атм и мольном соотношении метана к кислороду в интервале от 2:1 до 10:1, далее выделяют из реакционной смеси этилен, остальную часть газового потока, включающего не прореагировавший метан и горючие продукты водород и CO направляют на энергоустановку, в которой осуществляют выработку электроэнергии и тепла; энергию, выделяющуюся в процессе получения этилена по реакции окислительной конденсации метана в виде теплосодержания пара и других теплоносителей, утилизируют совместно с энергией, вырабатываемой энергоустановкой, которая питается природным газом метаном, не прореагировавшим в реакторе синтеза этилена.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют выделение этана и высших углеводородов из потока горючих газов, который направляют на энергоустановку, где осуществляют выработку электроэнергии и тепла; выделенные этан и высшие углеводороды направляют на стадию синтеза этилена по реакции окислительной конденсации метана.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксидный катализатор выбирают из группы: оксиды щелочноземельных элементов Mg, Ca, Sr, Ba, оксиды редкоземельных элементов La, Ce, Nd, Sm или их смеси, промотированные добавками щелочных элементов (Li, Na, K, Rb, Cs), Sb, Bi и/или Pb, нанесенные на носители Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, HfO2, алюминаты, силикаты щелочноземельных элементов, силикаты редкоземельных элементов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав оксидного катализатора выбирают в соответствии с эмпирической формулой
M1aM1bM32O3+m,
где M1 - щелочноземельный элемент, выбранный из группы Mg, Ca, Sr, Ba (или их комбинация);
M2 - щелочной элемент, выбранный из группы Li, Na, K, Rb, Cs (или их комбинация);
M3 - редкоземельный элемент, выбранный из группы La, Ce, Nd, Sm (или их комбинация);
a - грамм-атомный показатель элемента, значение которого выбирают от 0,005 до 250;
b - грамм-атомный показатель элемента, значение которого выбирают от 0 до 20;
m - стехиометрический коэффициент, определяемый соотношением компонентов M1, M2 и M3.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав оксидного катализатора выбирают в соответствии с эмпирической формулой
NaXWYMZSiO2+n,
где M - химический элемент Mn или Ce,
X, Y, Z - грамм-атомные соотношения элементов, из которых значение X выбирают от 0,01 до 0,4; значение Y выбирают от 0,005 до 0,2; значение Z выбирают от 0,005 до 0,4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу химической переработки смесей газообразных углеводородов (алканов) С1-С 6 в олефины С2-С3 (этилен и пропилен), заключающемуся в осуществлении реакций окислительной конденсации метана и пиролиза алканов С2-С6, характеризующемуся тем, что осуществляют окислительный пиролиз алканов С2 -С6, который проводят при температуре от 450°С до 850°С, давлении от 1 атм до 40 атм и подаче не более 15 об.% кислорода в присутствии оксидных катализаторов без предварительного разделения исходной смеси газообразных углеводородов (алканов) C1-С6 на составляющие компоненты и/или отделения метана, реакцию окислительной конденсации метана осуществляют в потоке метана, отделенного от продуктов окислительного пиролиза алканов С2-С6, в присутствии оксидных катализаторов при температуре от 700°С до 950°С, давлении от 1 атм до 10 атм и мольном соотношении метана и кислорода в интервале от 2:1 до 10:1, при этом выделение продуктов окислительной конденсации метана проводят совместно или частично совместно с выделением продуктов окислительного пиролиза алканов С2-С 6, а отделенные от реакционных газов метан, этан и алканы С3+ подвергают рециклу и направляют повторно на стадии окислительной конденсации метана и пиролиза алканов С2 -С6 соответственно.

Изобретение относится к способу превращения метана в этилен и этан в процессе его окислительного превращения, характеризующемуся тем, что в качестве катализаторов данного процесса используют смесь кварца с фталоцианиновыми комплексами магния, алюминия или марганца, причем способ проводят при температуре 700-800°С.

Изобретение относится к способу получения ацетилена окислительным пиролизом метана в присутствии кислорода и катализатора, характеризующемуся тем, что катализатор нагревают пропусканием через него электрического тока до температур 700-1200°С, в качестве катализатора используют термообработанный на воздухе при температурах 900-1100°С фехралевый сплав, а соотношение метан:кислород изменяют в интервале значений 5:1-15:1.

Изобретение относится к двум вариантам способа получения ароматических соединений, один из которых включает: стадию метанирования с контактом водородсодержащего газа с моноксидом углерода и/или диоксидом углерода в присутствии катализатора, вызывающего реакцию водорода, содержащегося в газе, с моноксидом углерода и/или диоксидом углерода и превращение этих компонентов в метан и воду; и стадию синтеза ароматического соединения с реакцией низшего углеводорода с метаном, получаемым на стадии метанирования, в присутствии катализатора с получением газа продуктов реакции, содержащего ароматические соединения и водород, причем ароматические соединения отделяют от газа продуктов реакции, получаемого на стадии синтеза ароматического соединения, и затем остающийся полученный водородсодержащий газ подают на стадию метанирования.

Изобретение относится к способу получения катализатора на основе перовскита для окислительной дегидроконденсации метана. .

Изобретение относится к способу получения углеводородов С 2-С3 высокотемпературным каталитическим окислительным превращением метана, заключающемуся в подаче в реактор, в который помещен катализатор, а свободный объем которого заполнен инертной насадкой, исходной газовой смеси, содержащей смесь метана и молекулярного кислорода, со скоростью 50000-70000 мл/г/ч, причем катализатор включает в свой состав ионы щелочного металла, марганца, вольфрама и оксид кремния при мольных соотношениях M:W:Mn:Si, где M - Na, или К, или Rb, или Cs, равных 1,8-2,2:1:1,9-2,3:89-92, и характеризуется присутствием в нем вольфрама в степени окисления W6+, марганца - в степенях окисления Mn 7+, Mn6+, Mn3+ , при этом катализатор получают путем термообработки при 200°С и последующего прокаливания при температуре 795-799°С исходной твердой порошкообразной смеси, состоящей из солей и/или оксидов вольфрама, марганца, щелочного металла и SiO2 , взятых в вышеуказанных мольных соотношениях в расчете на моль атомов вольфрама, марганца, щелочного металла и кремния.
Изобретение относится к способу получения олефинов из метана, включающему частичное сжигание смеси метана, водорода, кислорода и не обязательно углеводородов, которые отличны от метана в контакте с катализатором, способным поддерживать горение за нормальным верхним пределом воспламеняемости топлива, где они взаимодействуют с образованием продукта, включающего один или несколько олефинов, причем в смеси, вступающей в контакт с упомянутым катализатором, способным поддерживать горение за нормальным верхним пределом воспламеняемости топлива, может содержаться меньше 20 мольных % (в пересчете на общее количество имеющихся углеводородов) тех углеводородов, которые отличны от метана; где в смеси, вступающей в контакт с катализатором, объемное отношение водорода к кислороду находится в пределах от 5:1 до 1:1 и при этом метан и кислород подают в установку автотермического крекинга в смеси при среднечасовой скорости подачи газа (ССПГ) больше 70000 ч-1 .

Изобретение относится к способу конверсии метана плазменно-каталитическим окислением и устройству для его осуществления. .

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к каталитическим способам получения этилена из метана. .

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам получения углеводородов C2-C3: этилена (этана) и пропилена (пропана), являющихся исходным сырьем для получения полимерных материалов и других органических продуктов.

Изобретение относится к способу получения этилена на модифицированных алюмооксидных катализаторах в процессе дегидратации этанола. .

Изобретение относится к способу химической переработки смесей газообразных углеводородов (алканов) С1-С 6 в олефины С2-С3 (этилен и пропилен), заключающемуся в осуществлении реакций окислительной конденсации метана и пиролиза алканов С2-С6, характеризующемуся тем, что осуществляют окислительный пиролиз алканов С2 -С6, который проводят при температуре от 450°С до 850°С, давлении от 1 атм до 40 атм и подаче не более 15 об.% кислорода в присутствии оксидных катализаторов без предварительного разделения исходной смеси газообразных углеводородов (алканов) C1-С6 на составляющие компоненты и/или отделения метана, реакцию окислительной конденсации метана осуществляют в потоке метана, отделенного от продуктов окислительного пиролиза алканов С2-С6, в присутствии оксидных катализаторов при температуре от 700°С до 950°С, давлении от 1 атм до 10 атм и мольном соотношении метана и кислорода в интервале от 2:1 до 10:1, при этом выделение продуктов окислительной конденсации метана проводят совместно или частично совместно с выделением продуктов окислительного пиролиза алканов С2-С 6, а отделенные от реакционных газов метан, этан и алканы С3+ подвергают рециклу и направляют повторно на стадии окислительной конденсации метана и пиролиза алканов С2 -С6 соответственно.

Изобретение относится к способу получения этилена и пропилена с использованием исходного материала, имеющего высокую концентрацию диолефинов, 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.%, и где углеводородное вещество включает, по меньшей мере, одно диолефиновое соединение, содержащее от 3 до 12 атомов углерода, в количестве от 1,26 до 2,5 мас.% в расчете на массу углеводородного вещества, с цеолитсодержащим формованным катализатором в реакторе, для каталитической конверсии, по меньшей мере, одного олефина, содержащего от 4 до 12 атомов углерода, где цеолит в цеолитсодержащем формованном катализаторе удовлетворяет следующим требованиям: (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) цеолит имеет молярное отношение оксид кремния/оксид алюминия (молярное отношение SiO2/Al2O3 ), составляющее в диапазоне от 800 до 2000.

Изобретение относится к способу сепарации газа крекинга метанола и производства малоуглеродистого алкена полимеризационного уровня, содержащему: (1) стадию сжатия, в которой газ крекинга метанола поступает в компрессорную систему с многоступенчатым сжатием, при этом давление газа крекинга метанола, подверженного трехступенчатому или четырехступенчатому сжатию, достигает до 1,1-2,5 МПаГ; (2) стадию обезвреживания, в которой газ крекинга метанола, сжатый в стадии (1), очищается от примесей на системе обезвреживания, в результате получается рафинированный газ крекинга, при этом концентрация CO2 в газе крекинга метанола, обработанном в стадии обезвреживания, составляет менее 1 ppm, и/или общее содержание алкина составляет менее 5 ppm; (3) стадию абсорбции и сепарации, при которой рафинированный газ крекинга, полученный в стадии (2), поступает поочередно в колонну предыдущего удаления этилена, абсорбер этилена, деметанизатор и дефлегматор этилена, в результате получаются этиленовый продукт полимеризационного уровня и фракция С4 и/или тот же самый газ поступает поочередно в колонну предыдущего удаления этилена, деэтанизатор, депропанизатор и колонну ректификации пропилена, в результате получается пропиленовый продукт полимеризационного уровня и продукт С5.

Изобретение относится к способу получения легких олефинов, который включает следующие стадии: (а) контактирование метанолсодержащего сырья (12), где содержание метанола в сырье составляет 65-100% вес., в реакционной зоне конверсии метанола (14) с катализатором в условиях процесса, которые эффективны для получения потока, выходящего из реакционной зоны (16) конверсии метанола, содержащего диметиловый эфир и воду, при этом эффективные условия включают температуру в интервале 200-300°С, давление в интервале 200-1500 кПа и массовую объемную скорость подачи в интервале 2-15 ч-1; (b) удаление по меньшей мере части воды из потока, выходящего из реакционной зоны конверсии метанола, с образованием первого технологического потока (22), содержащего диметиловый эфир и имеющего пониженное содержание воды; (с) контактирование сырья, содержащего по меньшей мере часть первого технологического потока, в реакционной зоне (26) конверсии кислородсодержащих соединений с катализатором конверсии кислородсодержащих соединений в условиях процесса, которые эффективны для превращения по меньшей мере части сырья в поток (30) продуктов превращения кислородсодержащих соединений, содержащий легкие олефины, содержащие С2 и С3 олефины, и тяжелые олефины, содержащие С4+ олефины, причем эффективные условия конверсии кислородсодержащих соединений включают давление процесса по меньшей мере 240 кПа (абс) и температуру в интервале 200-700°С; (d) взаимодействие по меньшей мере части (44) тяжелых олефинов из потока продуктов превращения кислородсодержащих соединений в зоне (46) превращения тяжелых олефинов с образованием потока (50), выходящего из зоны превращения тяжелых олефинов и содержащего дополнительное количество легких олефинов, где зона превращения тяжелых олефинов является или зоной процесса крекинга олефинов, или зоной процесса метатезиса олефинов; и (е) извлечение по меньшей мере части дополнительных легких олефинов из потока, выходящего из зоны превращения тяжелых олефинов, в котором общее количество олефинов включает дополнительное количество легких олефинов стадии (е) и в котором содержание пропилена в общем количестве легких олефинов выше, чем в способе, который не включает стадии (а) и (b) и использует метанолсодержащее сырье на стадии (с).

Изобретение относится к способу получения алкена (алкенов) из исходного материала из одноатомного алифатического парафинового первичного (и/или вторичного) спирта (спиртов), включающего этанол, пропанол (пропанолы) или их смесь, характеризующемуся следующими стадиями: 1) одноатомный алифатический парафиновый первичный (или вторичный) спирт (спирты) в реакционно-ректификационной колонне под повышенным давлением и при повышенной температуре и в присутствии катализатора превращают в алкен (алкены) с соответствующим аналогичным числом углеродных атомов таким образом, что поток головных погонов, отводимый из верхней части упомянутой реакционно-ректификационной колонны, включает, по существу, упомянутый алкен (алкены), 2) затем поток головных погонов со стадии 1 охлаждают до температуры, достаточной для конденсации по меньшей мере части алкена (алкенов) с самой высокой точкой кипения, 3) далее по меньшей мере часть конденсированного алкена (алкенов) со стадии 2 возвращают назад в упомянутую реакционно-ректификационную колонну в качестве возвращаемой флегмы, 4) одновременно выделяют оставшийся алкен (алкены).

Изобретение относится к способу получения моноолефина(ов) из исходного материала А, включающего этанол и пропанол, в котором этанол и пропанол дегидратируют до соответствующих олефинов с таким же числом углеродных атомов, характеризующемуся следующими стадиями: 1) реакцию исходного материала А проводят в парофазном дегидратационном реакторе, в котором этанольный и пропанольный спирты превращают в поток Б продуктов, включающий этилен, пропилен, простые эфиры, воду и не подвергшиеся превращению спирты, 2) упомянутый поток Б продуктов охлаждают, 3) упомянутый охлажденный поток Б продуктов разделяют в разделительной установке с получением первого потока В, включающего этилен, пропилен и простые эфиры, и второго потока Г продуктов, включающего воду, простые эфиры и не подвергшиеся превращению спирты, 4) упомянутый поток Г продуктов направляют в обезвоживающую колонну, в которой из потока Д простых эфиров и не подвергшихся превращению спиртов выделяют водный поток Е, 5) упомянутый поток Д возвращают в дегидратационный реактор стадии 1, 6) упомянутый поток В продуктов охлаждают, 7) упомянутый охлажденный поток В продуктов направляют в очищающую установку, в которой из потока 3 этилена и пропилена выделяют поток Ж простых эфиров.

Изобретение относится к способу получения легких олефинов, включающему ввод исходного сырья - углеводородного масла - в контакт с катализатором каталитической конверсии в реакторе для каталитической конверсии, включающим одну или несколько реакционных зон для проведения реакции, где исходное сырье в виде углеводородного масла подвергают реакции каталитической конверсии в присутствии ингибитора, и отделение пара реагента, произвольно содержащего ингибитор, от кокса, нанесенного на катализатор, а целевое изделие, содержащее этилен и пропилен, получают путем отделения пара реагента, катализатор отделяют от кокса и восстанавливают для повторного использования в реакторе, причем отношения ингибитора к исходному сырью составляет 0,001-15% по весу, ингибитор выбирают из вещества, обладающего способностью вырабатывать водород, или имеющего восстановительную способность, или обладающего адсорбционной способностью на активном центре кислотных катализаторов и их смесей, причем вещество, обладающее способностью вырабатывать водород или содержащее водород, выбирают из водорода, тетрагидронафталена, декалина, каталитического сухого крекинг-газа, коксового сухого газа и их смесей, веществом, обладающим восстановительной способностью, является окись углерода, а вещество, обладающее адсорбционной способностью на активном центре кислотных катализаторов, выбирают из метанола, этилового спирта, аммиака, пиридина и их смесей.

Изобретение относится к способу увеличения выработки легких олефиновых углеводородов из углеводородного сырья посредством каталитического крекинга, предусматривающему (а) подачу углеводородного сырья в виде нафты или керосина и водяного пара в печь для каталитического крекинга, где углеводородное сырье подвергается реакции каталитического крекинга в присутствии катализатора; (b) регенерацию катализатора, используемого в реакции каталитического крекинга, посредством непрерывной или периодической регенерации, и повторное использование (рециклирование) регенерированного катализатора в печи для каталитического крекинга; (с) быстрое охлаждение, сжатие и разделение продукта реакции каталитического крекинга для отделения и выделения водорода, метана и С2-С3 олефиновых углеводородов и для разделения на поток, содержащий С2-С3 парафиновые углеводороды и поток, содержащий С4+ углеводороды; (d) подачу потока, содержащего С2-С3 парафиновые углеводороды в печь для рециркулирования, где он преобразуется в С2-С3 олефиновые углеводороды путем реакции термического крекинга, и рециклирование преобразованных С2-С3 олефиновых углеводородов на этап быстрого охлаждения, (е) рециклирование, по меньшей мере, части С4-С5 углеводородов потока, содержащего углеводород С4+, на этап реакции каталитического крекинга, причем выход этилена и пропилена, полученных путем реакции каталитического крекинга рециклированных С4-С5 углеводородов выше, чем выход этилена и пропилена, полученных путем каталитической реакции крекинга нафты или керосина, при этом реакцию каталитического крекинга производят при температуре 500-750°С, а массовое отношение сырья нафта или керосин/водяной пар 0,01-10 и время пребывания сырья нафты или керосина 0,1-600 с и соотношение масс сырья катализатор/нафта или керосин углеводороды составляет 1-100.

Изобретение относится к способу получения этилена из этанольного исходного материала А, характеризующемуся следующими стадиями: 1) этанольный исходный материал А вступает в реакцию в парофазном реакторе, в котором при температуре, находящейся в пределах от 160 и 270°С, и под давлением выше 0,1 МПа, но ниже 4,5 МПа этанол превращают в поток Б продуктов, включающий этилен, диэтиловые эфиры, воду и не подвергшийся превращению этанол, 2) упомянутый поток Б продуктов охлаждают, 3) упомянутый охлажденный поток Б продуктов разделяют в разделительной установке с получением первого потока В, включающего этилен и диэтиловые эфиры, и второго потока Г продуктов, включающего воду, диэтиловые эфиры и не подвергшийся превращению этанол, 4) упомянутый поток Г продуктов направляют в обезвоживающую установку, в которой из потока Д диэтиловых эфиров и не подвергшегося превращению этанола выделяют водный поток Е, 5) упомянутый поток Д возвращают в дегидратационный реактор стадии 1, 6) упомянутый поток В продуктов охлаждают, и 7) упомянутый охлажденный поток В продуктов направляют в очищающую установку, в которой из потока 3 этилена выделяют поток Ж диэтиловых эфиров.

Изобретение относится к способу каталитической переработки метана из природного газа с получением низших олефинов, преимущественно этилена, через промежуточный синтез хлористого метила методом окислительного хлорирования метана и последующего каталитического пиролиза хлористого метила
Наверх