Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья



Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья
Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья
Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья

 


Владельцы патента RU 2473666:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" (RU)

Изобретение относится к области химии, касается способа получения низших олефиновых углеводородов крекингом углеводородного сырья в присутствии металлического катализатора с помощью электрических средств, который может быть использован в нефтехимической промышленности для производства этилена и пропилена. Изобретение касается способа электрохимического крекинга углеводородного сырья, включающего электрохимический крекинг углеводородного сырья в реакторе на поверхности металлического проводника, установленного в реакторе в контакте с сырьем, через который пропускают электрический ток. В качестве углеводородного сырья используют пропан-бутановую углеводородную смесь, а металлический проводник выполнен в виде спирали. Технический результат - получение этилена и пропилена с высоким выходом, упрощение производства. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области химии, касается способа получения низших олефиновых углеводородов крекингом углеводородного сырья в присутствии металлического катализатора с помощью электрических средств, который может быть использован в нефтехимической промышленности для производства этилена и пропилена.

Известен способ получения этилена и пропилена термическим крекингом нефтепродуктов в трубчатых печах при температурах 700-870°С (Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1981, 608 с.).

Недостатком известного способа является малое время пребывания исходных реагентов в зоне реакции, т.к. наряду с образованием низших олефинов происходит осмоление.

Известен способ повышения выхода целевых продуктов при проведении пиролиза в присутствии гомогенного катализатора аллена. Концентрация катализатора составляет 0,2-2,0 мас.% на сырье (авт.св. СССР № 941399, МКИ C10G 9/16, 1982).

Недостатками известного способа являются незначительная активность катализатора, а также необходимость постоянного введения катализатора в зону реакции, что создает дополнительные технологические трудности.

Известен способ получения олефиновых углеводородов путем гомогенного каталитического пиролиза нефтяного сырья с применением в качестве катализаторов органических перекисей и перекиси водорода в количестве 1,0-20,0 мас.% на сырье (авт.св. СССР № 620499, МКИ C10G 11/26, 1977).

Недостатком данного способа является повышенный расход катализатора.

Известен способ переработки углеводородов, при котором превращение углеводородов осуществляется в зоне высокочастотного разряда (патент 5131993 США, кл. C10G 15/00).

Недостатками этого способа превращения углеводородов являются проведение процесса при пониженных давлениях и низкая производительность.

Известен способ получения низших олефинов конверсией попутных нефтяных газов C2-C5 в электрическом разряде и в присутствии катализатора, при котором в процессе используют барьерный разряд, где применяют в качестве барьера сегнетоэлектрическую керамику с диэлектрической проницаемостью ∈=40-150 и катализаторы: металлы VIII группы на окисном носителе (RU 2074230 C1, C10G 15/00, опубл. 27.02.1997 г.).

К недостаткам данного способа следует отнести низкий выход олефинов и образование сажи, смолы (4-55 мас.%).

Известен способ получения низших олефинов путем пиролиза углеводородного сырья в присутствии катализатора из титанового сплава, при котором углеводородное сырье предварительно обрабатывают сверхвысокочастотными полями с круговой поляризацией и электронно-программированной модуляцией (RU 2148610 C1, C10G 11/02, C10G 15/00, опубл. 10.05.2000 г.).

Недостатком данного способа получения низших олефинов является технологические сложности в процессе предварительной обработки углеводородного сырья.

Известен способ получения низших олефиновых углеводородов пиролизом углеводородного сырья под действием импульсных разрядов, при котором процесс ведут в зоне низкочастотных импульсных разрядов с напряжением пробоя 7,0-7,5 кВ и частотой 50-130 Гц с использованием углеводородного сырья в газовой фазе (RU 2086605 C1, C10G 15/00, C10G 15/08, опубл. 10.08.1997 г.).

Технический результат - повышается выход этилена и пропилена, а также улучшается технологичность процесса без применения катализаторов.

Известен способ получения низших олефинов (RU 2142495 C1), который включает пиролиз углеводородного сырья в трубчатых реакторах при контакте его с развитой поверхностью металлического катализатора, в качестве которого используют жаростойкий сплав на основе железа, содержащий легирующие присадки хрома (15±1%), алюминия и молибдена (по 1,2±0,5%), при этом носитель катализатора может быть выполнен в виде стружки, проволоки, сетки или колец Рашига с высокой удельной поверхностью контакта углеводородов и каталитической насадки. При 820°С и объемной скорости 6,0 час-1 суммарный выход непредельных углеводородов С24 составляет 50,8 мас.%, в том числе этилена до 26,6 мас.%, пропилена до 14,8 мас.%.

Недостатками способа являются невысокий выход этилена и пропилена, образование кокса, высокие энергозатраты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ электрохимического крекинга тяжелых нефтепродуктов под воздействием электрического тока, защищенный патентом на изобретение RU 2333932 С1, кл. C10G 15/08, опубл. 20.09.2008 г., принятый за ближайший аналог.

Способ по прототипу осуществляют при избыточном давлении 0,01-0,5 МПа и температуре 380-450°С, в присутствии сплавов металлов Al, Cr, Ni, Fe, которые используют в виде отдельных проводников, установленных в зоне крекинга в контакте с сырьем, через которые пропускают электрический ток с напряжением 0,1-10 кВ и величиной тока 1-1·104 А.

Преимуществом и общим признаком с предлагаемым изобретением является разложение углеводородов на более легкие фракции на поверхности металлического проводника, установленного в контакте с углеводородным сырьем, по которому пропускают электрический ток. При этом проводник, выполненный из металла, или из сплава металлов IV-VI периодов VI-VIII групп Периодической системы элементов, выполняет роль катализатора, что обеспечивает увеличение выхода целевых продуктов.

Однако способ по прототипу не лишен недостатков:

- во-первых, он не может быть использован для получения низших олефиновых углеводородов - этилена и пропилена, поскольку направлен на увеличение выхода светлых дистиллятных фракций, получения дизельно-масляных фракций и неокисленного битума при переработке тяжелых нефтей, остатков атмосферной и вакуумной перегонки нефтей, включая мазуты, а также отходов нефтепереработки - нефтешламов;

- во-вторых, он сложен в исполнении, поскольку для получения достаточного выхода целевых продуктов требуется большое количество проводников, обеспечивающих необходимую площадь контакта с углеводородным сырьем, их специальное выполнение в виде труб или прутков различных диаметров из железо-алюмо-хромо-никелевых сплавов, а также необходим контроль параметров, влияющих на процесс электрохимического крекинга: давление, температура, сила тока, напряжение и время пребывания в реакционной камере.

В задачу изобретения положено создание способа электрохимического крекинга углеводородного сырья для получения низших олефиновых углеводородов.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в получении этилена и пропилена с высоким выходом, в упрощении производства.

Дополнительный технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в предотвращении образования кокса, в увеличении срока эксплуатации проводника.

Поставленная задача достигается тем, что в способе электрохимического крекинга углеводородного сырья, включающем электрохимический крекинг углеводородного сырья в реакторе на поверхности металлического проводника, установленного в реакторе в контакте с сырьем, через который пропускают электрический ток, в качестве углеводородного сырья используют пропан-бутановую углеводородную смесь, а металлический проводник - в виде спирали; реактор выполнен в виде кварцевой трубы; температуру поверхности спирали поддерживают в интервале от 380-570°С путем пропускания по спирали электрического тока напряжением 25-37 В, силой тока 7,9-9,2 А и мощностью 200-350 Вт; спираль изготовлена из металла IV-VI периодов VI-VIII групп Периодической системы элементов.

На фиг.1 приведена таблица 1 с результатами электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из вольфрама.

На фиг.2 приведена таблица 2 с результатами электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из нихрома.

На фиг.3 приведена таблица 3 с результатами электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из молибдена.

Получение низших олефиновых углеводородов предлагаемым способом осуществляют следующим образом.

Изготавливают проводник в виде спирали из металла, например, IV-VI периодов VI-VIII групп Периодической системы элементов. Металлическую спираль устанавливают в контакте с углеводородным сырьем в реакторе, выполненном, например, в виде кварцевой трубы. По металлической спирали пропускают электрический ток, осуществляя процесс электрохимического крекинга углеводородного сырья на поверхности металлической спирали. В качестве углеводородного сырья используют пропан-бутановую углеводородную смесь. Температуру поверхности спирали поддерживают в интервале от 380-570°С путем регулирования напряжения электрического тока, пропускаемого по спирали. В зависимости от длины (l), толщины (d) и сопротивления спиралей используют электрический ток напряжением 25-37 В, силой тока 7,9-9,2 А, мощностью 200-350 Вт.

Температурный интервал 380-570°С является достаточно глубоким для электрохимического крекинга пропан-бутановой смеси. При температуре ниже 380°С процесс электрохимического крекинга будет неполным, а превышение температуры 570°С экономически необоснованно и приводит к образованию конденсированных продуктов (смолы, сажи).

Использование пропан-бутановой смеси в качестве углеводородного сырья обеспечивает получение этилена и пропилена.

Выполнение металлического проводника в виде спирали способствует увеличению площади соприкосновения металлического проводника с углеводородным сырьем, что обеспечивает увеличение выхода этилена и пропилена, упрощает производство.

Кроме этого выполнение металлического проводника в виде спирали способствует увеличению срока его эксплуатации.

Осуществление процесса при относительно низких рабочих температурах способствует снижению удельных энергозатрат, предотвращает образование кокса.

На фиг.1-3 приведены результаты конкретного осуществления предлагаемого изобретения.

Из таблицы 1 (фиг.1) видно, что в результате электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из вольфрама в интервале t=450-570°C выход этилена и пропилена суммарно составляет 63-80 вес.%, метана и этана суммарно до 20-37 вес.%, кокса нет.

Из таблицы 2 (фиг.2) видно, что в результате электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из нихрома в интервале t=380-530°С выход этилена и пропилена суммарно составляет 68-80 вес.%, метана и этана - суммарно до 25-39 вес.%, кокса нет.

Из таблицы 3 (фиг.3) видно, что в результате электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из молибдена в интервале t=410-550°С выход этилена и пропилена суммарно составляет 64-82 вес.%, метана и этана суммарно до 18-36 вес.%, кокса нет.

Таблица 1
Результаты электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из вольфрама, (l=1 м, d=0,05 см).
T, °С Конверсия ПБУС, вес.% Выход на распавшееся сырье (ПБУС), вес.%
этилен+пропилен метан+этан
1 450 7,9 79,8 20,2
2 485 23,6 75,0 25,0
3 520 58,9 69,5 30,5
4 540 65,7 69,1 30,9
5 565 88,6 62,9 37,1
6 570 89,5 63,2 36,8
Фиг.1
Таблица 2
Результаты электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из нихрома, (l=1 м, d=0,07 см).
Т, (С Конверсия ПБУС, вес.% Выход на распавшееся сырье (ПБУС), вес.%
этилен+пропилен метан+этан
1 380 4,5 75,6 39,4
2 415 17,0 80,0 24,6
3 460 37,7 76,1 27,2
4 490 58,6 70,8 30,0
5 510 70,2 68,4 36,1
6 530 79,4 67,6 32,2
Фиг.2
Таблица 3
Результаты электрохимического крекинга пропан-бутановой углеводородной смеси на металлической спирали из молибдена, (l=2,3 м, d=0,05 см).
Т, °С Конверсия ПБУС, вес.% Выход на распавшееся сырье (ПБУС), вес.%
этилен+пропилен метан+этан
1 410 1,7 82,4 17,6
2 440 5,2 73,1 26,9
3 470 18,7 75,4 24,6
4 500 40,1 73,8 26,2
5 515 60,5 71,4 28,6
6 530 83,7 65,1 34,9
7 550 91,2 63,8 36,2
Фиг.3

1. Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья, включающий электрохимический крекинг углеводородного сырья в реакторе на поверхности металлического проводника, установленного в реакторе в контакте с сырьем, через который пропускают электрический ток, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют пропан-бутановую углеводородную смесь, а металлический проводник - в виде спирали.

2. Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья по п.1, отличающийся тем, что реактор выполнен в виде кварцевой трубы.

3. Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья по п.1, отличающийся тем, что температуру поверхности спирали поддерживают в интервале от 380-570°С путем регулирования напряжения электрического тока, пропускаемого по спирали.

4. Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья по п.1, отличающийся тем, что используют электрический ток с напряжением 25-37 В, силой тока 7,9-9,2 А, мощностью 200-350 Вт.

5. Способ электрохимического крекинга углеводородного сырья по п.1, отличающийся тем, что спираль выполняют из металла IV-VI периодов VI-VIII групп Периодической системы элементов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтяной, нефтехимической, газовой, химической промышленности и к области охраны окружающей среды, и более конкретно, к способам утилизации нефтяных остатков и загрязнений, удаленных с водной или твердой поверхностей, а также из сточных вод, и может быть использовано для осуществления природоохранных мероприятий с получением ценных энергоносителей.

Изобретение относится к управлению процессами переработки жидких нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу крекинга нефти и нефтепродуктов и может использоваться в нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к способу получения ацетилена путем плазмохимического пиролиза смеси измельченного твердого сырья с фракцией менее 100 мкм с водяным паром в импульсном электроразрядном плазмотроне.

Изобретение относится к электрохимии нефтехимических процессов. .

Изобретение относится к области обработки нефти, в частности нефтяного сырья, а также нефтепродуктов с целью улучшения их характеристик преимущественно за счет повышения доли светлых фракций.
Изобретение относится к способу получения олефинов путем температурной обработки жидкого или газообразного углеводородного сырья, в качестве которого используют предельный углеводород линейного строения CnH2n+2, где: n>1, или смесь таких углеводородов, взятых в любых сочетаниях, характеризующемуся тем, что объемный нагрев смеси катализатора с сырьем производят селективно в присутствии гранулированного твердого катализатора, а именно: необходимую для протекания реакции энергию подводят, преимущественно, к катализатору, в объеме частиц которого энергия выделяется в виде теплоты, причем в качестве источника энергии используют СВЧ излучение, а в качестве катализатора - материал, имеющий более высокую, чем углеводородное сырье, способность поглощать СВЧ излучение.
Изобретение относится к области термической переработки высокомолекулярного углеродсодержащего сырья, в том числе тяжелых нефтесодержащих фракций, смол углепереработки, переработки горючих сланцев, древесины в более легкие соединения с использованием физических методов воздействия, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для производства как готовых продуктов, так и полупродуктов органического синтеза.
Изобретение относится к области переработки высокомолекулярного углеродсодержащего сырья, в более легкие соединения и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для производства моторных топлив, а также готовых продуктов и полупродуктов органического синтеза.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессу электротермолиза нефтяного сырья, и может быть использовано при переработке тяжелых сортов нефти, остатков атмосферной и вакуумной перегонки нефти, включая мазуты, а также остатков нефтепереработки

Изобретение относится к способу получения смазочной композиции

Изобретения могут быть использованы для утилизации твердых бытовых отходов, отходов деревообработки, сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, а также для переработки твердых низкокалорийных продуктов, содержащих органическую составляющую. Способ включает воздействие последовательности тепловых импульсов, передаваемых от нагреваемых электрическими импульсами нагревательных элементов (14), размещенных в пиролизной камере (3) и разделяющих ее объем на локально нагреваемые ячейки. Длительность электрического импульса составляет 0,1-1,0 секунды, а мощность выбирают для обеспечения нагрева элемента до 450-500°С. Временной интервал между электрическими импульсами выбирают таким, чтобы обеспечить остывание элемента до 200-250°С. Выход парогазовой смеси осуществляют через отверстия (6) в стенках пиролизной камеры, конденсацию - на минимально расположенных, охлаждаемых поверхностях - конденсаторах (8). Устройство содержит загрузочную емкость (1), пиролизную камеру (3), емкости для приема жидких и твердых продуктов (9, 11) и нагревательные элементы (14), подсоединенные к источнику электропитания и обеспечивающие разделение на локально нагреваемые ячейки. Боковые стенки пиролизной камеры имеют отверстия для выхода парогазовой смеси (13), и на минимально возможном расстоянии от камеры расположены конденсаторы (8). Способ и устройство обеспечивают получение топливных продуктов и химикатов, могут быть использованы непосредственно на месте переработки сырья. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способу осуществления плазмохимических взаимодействий между жидкими углеводородами, включая их производные, и газообразными веществами или несмешивающимися жидкостями, в т.ч. неорганическими. При этом газы или жидкости вначале диспергируют в жидкой фазе углеводородов и/или их производных выступающей в качестве дисперсионной среды, до размеров дисперсной фазы менее 1 мкм, после чего полученную смесь подвергают воздействию искрового или барьерного разрядов, путем ее контакта с разрядными электродами. Электроды могут быть выполнены как из инертных по отношению к реакционной среде материалов, так и из металлов или их сплавов, являющихся катализатором по отношению к протекающим реакциям, кроме того, электроды могут иметь какое-либо каталитическое покрытие. Использование настоящего способа позволяет осуществлять взаимодействия между несмешивающимися жидкостями или жидкостью и газом, в зависимости от исполнения электродов, менять характер электрического разряда и использовать широкий спектр катализаторов с целью параллельного осуществления плазмохимических и каталитических превращений и улучшения технико-экономических показателей процесса. 8 пр.

Изобретение относится к нефтепереработке. Изобретение касается обработки тяжелого углеводородного сырья электромагнитным излучением с частотой 40-55 МГц, мощностью 0,2-0,5 кВт, при температуре 50-70°C, атмосферном давлении и времени обработки 1-24 ч, с последующим каталитическим крекингом обработанного сырья в присутствии цеолитсодержащего катализатора при температуре 380-500°C и разделением полученных продуктов. Технический результат - упрощение технологии переработки тяжелого углеводородного сырья, снижение температуры крекинга, проведение процесса при атмосферном давлении, увеличение выхода светлых нефтепродуктов, снижение газо- и коксообразования, повышение октанового числа бензиновых фракций. 1 з.п. ф-лы, 15 пр., 21 табл.

Изобретение относится к способу скоростной деструкции остаточных нефтяных продуктов. Способ включает адсорбцию остаточных нефтяных продуктов в порах углеродного сорбента и обработку сверхвысокочастотным излучением при индуцированной температуре до 600°C в потоке аргона или диоксида углерода. При этом в качестве остаточных нефтяных продуктов используют пек или деасфальтизат, взятые в равных количествах с углеродным сорбентом, а обработку сверхвысокочастотным излучением проводят в течение 10-20 минут. Как правило, в качестве углеродного сорбента используют дробленый древесный уголь с тангенсом угла диэлектрических потерь, равном 8,8. Предлагаемое изобретение позволяет простым способом получить водород, дополнительное количество ценных жидких углеводородов и концентрата редких металлов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 6 пр.
Изобретение относится к газонефтедобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для обработки парафинистой обезвоженной и обессоленной нефти для улучшения ее низкотемпературных характеристик, а именно температуры застывания и увеличения времени релаксации этого параметра. Обезвоженное и обессоленное сырье в проточном режиме со скоростью потока 0,2-1,2 м/с обрабатывают ультразвуком с частотой 25-65 кГц и постоянным магнитным полем с индукцией 0,05-0,5 Тл. Технический результат состоит в устойчивом улучшении низкотемпературных характеристик нефти, сокращении длительности ее обработки. 23 пр.

Изобретение относится к способу электромагнитной модификации жидких энергоносителей на основе эффекта ядерного магнитного резонанса, заключающемуся в облучении продукта одновременно ортогональными переменным электромагнитным и постоянным магнитным полями, изменяющими структуру молекул. Способ характеризуется тем, что на выходе реактора выполняют непрерывный контроль показателей качества продукта, по результатам которого в случае несоответствия получаемых параметров качества требуемым производят возвращение продукта обратно в реактор, при этом выбирают интенсивность излучаемого сигнала таким образом, чтобы получить ядерный магнитный резонанс для селективного воздействия только на ту группу компонентов продукта, которая влияет на достижение требуемых показателей качества. Использование настоящего изобретения позволяет повысить эффективность процедуры электромагнитной модификации углеводородных топлив с целью достижения заданных параметров качества при минимальных энергетических затратах и отходах производства. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу переработки тяжелого углеводородного сырья путем его обработки электромагнитным излучением с частотой 57-65 МГц, мощностью 0,2-1,0 кВт при температуре 50-70°С, давлении 0,2-0,6 МПа и времени обработки 3-7 часов, с последующим каталитическим крекингом обработанного сырья при температуре 480-520°С в присутствии цеолитсодержащего катализатора с добавкой, состоящей из носителя, содержащего гамма-оксид алюминия 20-80% масс. и упорядоченный мезопористый оксид кремния - остальное до 100% масс., и лантана, нанесенного на носитель в количестве 0,5-25% масс. от последнего, с последующим разделением полученных при каталитическом крекинге продуктов. Предлагаемый способ позволяет снизить концентрацию сернистых соединений в жидких продуктах при повышенных выходах бензиновой и дизельной фракций, уменьшить газообразование, снизить закоксовывание катализатора и повысить цетановое число дизельной фракции. 6 табл., 2 пр.
Наверх