Катализатор и способ получения этилена и пропилена


 


Владельцы патента RU 2529995:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к производству этилена или пропилена путем окислительного дегидрирования этана или пропана в присутствии катализатора. Описан катализатор получения этилена или пропилена, содержащий оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, нанесенный на носитель, где x больше 0 и меньше 2. В качестве носителя катализатор содержит оксид титана или оксид олова. Процесс проводят в диапазоне температур 200-250°C, а в качестве катализатора используют описанный выше катализатор, процесс осуществляют в проточном реакторе. Технический результат - увеличение селективности катализатора и понижение температуры процесса окислительного дегидрирования этана в этилен и пропана в пропилен. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 пр.

 

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к производству этилена или пропилена путем окислительного дегидрирования этана или пропана в присутствии катализатора.

Известен способ получения этилена через окислительное дегидрирование этана в присутствии платиновых катализаторов (EP 0888181). Катализатор представляет собой нанесенную на керамический носитель платину, модифицированную Sn, Cu. Реакцию проводят при температуре около 900°C, селективность по этилену достигает 69%, при конверсии этана 75,7%.

В патенте US 4250346 для окислительного дегидрирования этана в этилен использован могокомпонентный оксидный катализатор общей формулой MoaXbYc, где X представляет собой Cr, Mn, Nb, Ta, Ti, V и/или W, Y представляет собой Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Tl и/или U, а равно 1, b равно от 0,05 до 1, а с равно от 0 до 2. Суммарное значение с для Co, Ni и/или Fe не превышает 0,5. Реакцию проводят в газовой фазе при температуре от 300 до 500°C. Селективность образования этилена находится в диапазоне от 50 до 94% в зависимости от конверсии этана.

В патенте US 4568790 описан способ окислительного дегидрирования этана в этилена с применением оксидных катализаторов, содержащих Mo, V, Nb и Sb, общей формулой MoaVbNbcSbd, где: a равно от 0,5 до 0,9; b равно от 0,1 до 0,4; c равно от 0,01 до 0,2. Реакцию проводят при температуре от 350°C до 425°C. На катализаторе составом Mo0,69V0,21Nb0,07Sb0,03 при температуре 350°C селективность по этилену равна 83% при конверсии этана 34%.

Известен способ окислительного дегидрирования этана в этиле на оксидных катализаторах на основе никеля (US 6417422). Катализатор представляет собой многокомпонентную смесь оксидов, состоящую из оксида никеля, одного или двух элементов из группы Ti, Ta, Nb, Hf, W, Y, Zn, Zr, Al. Реакцию проводили в диапазоне температур от 250 до 300°C. Селективность образования этилена находится в диапазоне от 70 до 93% в зависимости от конверсии этана.

Известен способ получения этилена путем проведения окислительного дегидрирования этана в присутствии гетерогенного оксидного катализатора, содержащего оксиды переходных металлов, или их смесь, выбранных из группы, содержащей Mo, V, Те, Nb, при котором в проточный реактор в периодическом режиме через слой гетерогенного оксидного катализатора при температуре 380-500°C вначале подают с объемной скоростью 500-30000 ч-1 чистый этан, затем кратковременно импульсно в течение менее 20 с реактор продувают газом-носителем (азот, аргон), после чего подают воздух (Пат. РФ 2393144, C07C 11/04, C07C 5/333, B01J 23/64, B01J 23/40, 26-06-2010).

Известен способ получения пропилена окислительным дегидрированием пропана при температурах 560-600°C на оксидных катализаторах на основе никеля и молибдена, общей формулой NiaMoOx, где а варьируется от 0,6 до 1,3 (US 5254779). При температуре 560°C селективность равна 80,3% при конверсии пропана 16,8%.

Известен способ получения пропилена окислительным дегидрированием пропана на катализаторах MeVO4 (Me=Y, La, Ce, Pr, Nb, Sm, Eu, Gd, Td, Dy, Ho, Er, Tm, Yb). При температуре 320°C и конверсии пропана около 21% селективность по пропилену достигает 46% (Zhi Min Fang et al. Oxidative dehydrogenation of propane over a series of low-temperature rare earth orthovanadate catalysts prepared by the nitrate method Catalysis Letters 1999, Volume 61, pp. 39-44).

Недостатком вышеприведенных способов получения этилена и пропилена является высокая температура проведения реакции окислительного дегидрирования этана и пропана.

Наиболее близким является способ окислительного дегидрирования этана с использованием оксидных катализаторов на основе меди или марганца или их смеси и, по меньшей мере, одного и более других металлов Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, нанесенных на оксиды алюминия, циркония. Реакцию проводили в газовой фазе при температуре 300°C. Для катализатора состава 0,01Ru-0,4Cu/2,4Mn/ZiO2 селективность по этилену при конверсии этана 80% составляет 68,2% (Пат. US 7067455, B01J 23/72, 2006-06-27). Недостатками данного способа являются высокая температура проведения реакции.

Изобретение решает задачу разработки способа получение этилена или пропилена окислительным дегидрированием этана иди пропана в присутствии катализатора при температуре <300°C.

Задача решается за счет того, что заявленный способ получения этилена или пропилена путем проведения каталитического процесса окислительного дегидрирования этана или пропана в присутствии гетерогенного катализатора, при котором реакционную смесь, содержащую этан или пропан, а также кислород, разбавленную инертным газом, либо этан или пропан и воздух, либо этан или пропан и кислород, подают в проточный реактор через слой катализатора, реакцию проводят в диапазоне температур 200-250°C. Гетерогенный катализатор представляет собой нанесенный оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x больше 0 и меньше 2.

В качестве носителя катализатор содержит оксиды титана или олова.

Содержание рутения в катализаторе составляет от 2 до 12 мас.% в пересчете на металл.

Катализаторы готовят пропиткой по влагоемкости оксида титана или оксида олова водными растворами RuOxCl4-2x, где x больше 0 и меньше 2. Далее пропитанный носитель сушат при температуре 50-110°C и затем прокаливают при температуре 200-250°C.

Техническим результатом является увеличение селективности катализатора и понижение температуры процесса окислительного дегидрирования этана в этилен и пропана в пропилен при использовании гетерогенных катализаторов.

Таким образом, использование катализатора, способного работать при низких температурах, дает повышение селективности образования этилена, тем самым делает производство этилена экономически более выгодным в сравнение с прототипом.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами

Пример 1.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи 3 реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия этана 50% и селективность по этилену 70%.

Пример 2.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где: x равен 1, нанесенный на оксид олова, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия этана 39% и селективность по этилену 74%.

Пример 3.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 200°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия кислорода 13% и селективность по этилену 85%.

Пример 4.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 12 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия этана 61% и селективность по этилену 75%.

Пример 5.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 2 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия этана 12% и селективность по этилену 73%.

Пример 6.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 0,5, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия этана 51% и селективность по этилену 67%.

Пример 7.

Окислительное дегидрирование этана в этилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% этана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1,8, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия этана 68% и селективность по этилену 35%.

Пример 8.

Окислительное дегидрирование пропана в пропилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% пропана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1, нанесенный на оксид титана, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия пропана 12% и селективность по пропилену 67%.

Пример 9.

Окислительное дегидрирование пропана в пропилен производят, пропуская газовую смесь, содержащую 4 об.% пропана, 2 об.% кислорода (остальное аргон), при атмосферном давлении через слой катализатора. Катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, где x равен 1, нанесенный на оксид олова, выполненный в виде гранул фракции 0,2-0,5 мм с содержанием рутения 6 мас.% в пересчете на металл. При температуре 250°C и объемной скорости подачи реакционной смеси 2500 ч-1 достигается конверсия пропана 9% и селективность по пропилену 75%.

1. Катализатор получения этилена или пропилена путем окислительного дегидрирования этана или пропана в присутствии гетерогенного катализатора, содержащего в своем составе рутений, отличающийся тем, что катализатор представляет собой оксихлорид рутения RuOxCl4-2x, нанесенный на оксидный носитель, где х больше 0 и меньше 2.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидного носителя катализатор содержит оксид титана или оксид олова.

3. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что содержание рутения в катализаторе в пересчете на металл составляет 2-12 мас.%.

4. Способ получения этилена или пропилена путем окислительного дегидрирования этана или пропана в присутствии гетерогенного катализатора, при котором реакционную смесь этана или пропана и кислорода разбавленную инертным газом, либо этана или пропана и воздуха, либо этана или пропана и кислорода, подают в реактор через слой катализатора, отличающийся тем, что процесс проводят в диапазоне температур 200-250°С, а в качестве катализатора используют катализатор по любому из пп.1-3.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что процесс осуществляют в проточном реакторе.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения этилена путем окислительного дегидрирования этана в газовой смеси кислорода и этана при повышенной температуре в присутствии смешанного оксидного катализатора состава Mo1.0V0.37Te0.17Nb0.12O3 в проточном реакторе.

Изобретение относится к способу получения этилена, включающему стадию окислительной конденсации метана (ОКМ) в газовой смеси при атмосферном давлении и повышенной температуре в присутствии катализатора, содержащего марганец и вольфрамат натрия на носителе - оксиде кремния.

Изобретение относится к способу регенерации слоя катализатора и способу получения акролеина и/или акриловой кислоты гетерогенно-катализируемым частичным газофазным окислением пропилена.
Изобретение относится к способу непрерывного, гетерогенно катализируемого, частичного дегидрирования, по меньшей мере, одного дегидрируемого C2-C4-углеводорода в газовой фазе, включающему порядок работы, при котором к реакционному пространству, окруженному оболочкой, соприкасающейся с реакционным пространством, которая содержит, по меньшей мере, одно первое отверстие для подвода, по меньшей мере, одного исходного газового потока в реакционное пространство и, по меньшей мере, одно второе отверстие для отбора, по меньшей мере, одного потока образующегося газа из реакционного пространства, непрерывно подводят, по меньшей мере, один исходный газовый поток, содержащий, по меньшей мере, один дегидрируемый углеводород, в реакционном пространстве, по меньшей мере, один дегидрируемый углеводород, проводят через, по меньшей мере, один слой катализатора, находящийся в реакционном пространстве, и с получением газового продукта, содержащего, по меньшей мере, один дегидрированный углеводород, не вступивший в реакцию дегидрируемый углеводород, а также молекулярный водород и/или водяной пар, окислительным образом или не окислительным образом, частично дегидрируют с образованием, по меньшей мере, одного дегидрированного углеводорода, из реакционного пространства непрерывно отбирают, по меньшей мере, один поток образовавшегося газа; характеризующемуся тем, что поверхность оболочки на ее стороне, соприкасающейся с реакционным пространством, по меньшей мере, частично в слое толщиной d, по меньшей мере, 1 мм изготовлена из стали S, которая имеет следующий элементный состав: от 18 до 30 вес.% Cr (хрома), от 9 до 36 вес.% Ni (никеля), от 1 до 3 вес.%Si (кремния), от 0,1 до 0,3 вес.% N (азота), от 0 до 0,15 вес.% C (углерода), от 0 до 4 вес.% Mn (марганца), от 0 до 4 вес.% Al (алюминия), от 0 до 0,05 вес.% Р (фосфора), от 0 до 0,05 вес.% S (серы) и от 0 до 0,1 вес.% одного или нескольких редкоземельных металлов, и в остальном Fe и обусловленные процессом ее получения примеси, при этом процентные данные, соответственно, отнесены к общему весу.
Изобретение относится к способам получения этилена и этилена и уксусной кислоты из исходного газа, содержащего этан и кислород при контактировании упомянутого газа с катализатором MOaVvTaxTeyO z, в котором а равно 1,0, v равно приблизительно от 0,01 до приблизительно 1,0, x равен приблизительно от 0,01 до приблизительно 1,0 и y равен приблизительно от 0,01 до приблизительно 1,0, а z представляет собой число атомов кислорода, необходимое, чтобы привести катализатор в электронно-нейтральное состояние.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения, по меньшей мере, одного продукта частичного окисления и/или аммокисления пропилена, выбранного из группы, включающей пропиленоксид, акролеин, акриловую кислоту и акрилонитрил, исходным веществом которого является сырой пропан, при котором а) на первой стадии сырой пропан в присутствии и/или при отсутствии кислорода подвергают гомогенному и/или гетерогенно-катализируемому дегидрированию и/или оксидегидрированию, причем получают содержащую пропан и пропилен газовую смесь 1, b) от полученной на первой стадии газовой смеси 1, от содержащихся в ней, отличных от пропана и пропилена компонентов, таких как водород, моноокись углерода, в случае необходимости, отделяют некоторое количество и/или превращают его в другие соединения, такие как вода, двуокись углерода, причем из газовой смеси 1 получают газовую смесь 1', содержащую пропан и пропилен, а также отличные от кислорода, пропана и пропилена соединения, и на, по меньшей мере, еще одной стадии с) газовую смесь 1 и/или газовую смесь 1' в качестве компонента, содержащего молекулярный кислород, газовой смеси 2 подвергают гетерогенно-катализируемому частичному газофазному окислению и/или частичному газофазному аммокислению содержащегося в газовой смеси 1 и/или в газовой смеси 1' пропилена, где содержание бутена-1 в газовой смеси 2 составляет 1 об.%.

Изобретение относится к усовершенствованному способу окисления С2-С4алкана с получением соответствующих алкена и карбоновой кислоты, который включает введение этого алкана в окислительной реакционной зоне в контакт с содержащим молекулярный кислород газом и необязательно по меньшей мере одним соответствующим алкеном и водой в присутствии по меньшей мере двух катализаторов с различной селективностью, каждый из которых эффективен при окислении алкана до соответствующих алкена и карбоновой кислоты, с получением продукта, включающего алкен, карбоновую кислоту и воду, и в котором молярное соотношение между получаемыми в этой окислительной реакционной зоне алкеном и карбоновой кислотой регулируют или поддерживают на заданном уровне путем регулирования в такой окислительной реакционной зоне относительных количеств по меньшей мере двух катализаторов.

Изобретение относится к усовершенствованному способу окисления С2-С4алкана с получением соответствующих алкена и карбоновой кислоты, который включает введение этого алкана в окислительной реакционной зоне в контакт с содержащим молекулярный кислород газом и соответствующим алкеном и необязательно с водой в присутствии по меньшей мере одного катализатора, эффективного при окислении алкана до соответствующих алкена и карбоновой кислоты, с получением продукта, включающего алкен, карбоновую кислоту и воду, и в котором молярное соотношение между получаемыми в этой окислительной реакционной зоне алкеном и карбоновой кислотой регулируют или поддерживают на заданном уровне путем регулирования в такой окислительной реакционной зоне концентраций алкена и необязательной воды и необязательно также путем регулирования одного или нескольких следующих параметров: давление, температура и продолжительность пребывания в окислительной реакционной зоне.

Изобретение относится к технологии селективного получения 1-гексена тримеризацией этилена. Изобретение направлено на повышение селективности катализатора по 1-гексену при сохранении высокой производительности каталитической системы и одновременном понижении количества побочно образующихся продуктов полимеризации этилена.

Изобретение относится к улучшенному способу производства метанола, диметилового эфира и низкоуглеродистого олефина из синтез-газа. Способ включает стадию контакта синтез-газа с катализатором в условиях, обеспечивающих преобразование синтез-газа в метанол, диметиловый эфир и низкоуглеродистый олефин, причем катализатор содержит аморфный сплав, представленный компонентами М-Р, М-В или М-В-Р, в котором М представляет два или несколько элементов, выбранных из группы лантанидов и третьего, четвертого и пятого рядов группы IIIA, IVА, VA, IB, IIB, IVB, VB, VIB, VIIB и VIII периодической таблицы элементов.

Предлагаемое изобретение относится к области получения катализаторов синтеза низших олефинов, а именно этилена и пропилена, из сырья, не являющегося нефтяным. Катализатор синтеза низших олефинов из диметилового эфира на основе цеолита типа пентасила с мольным отношением SiO2/Al2O3=37, содержащего не более 0,04 мас.% оксида натрия, содержит также оксид циркония и/или оксид лантана, связующее - оксид алюминия, и дополнительно оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия - 32,0-34,0, оксид циркония и/или оксид лантана - 0,1-0,5, оксид магния - 0,1-2,0, цеолит - остальное.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и, более конкретно к катализатору и к способу синтеза олефинов С2-С4. Способ получения катализатора включает модифицирование катализатора на основе силикоалюмофосфатов методом пропитки по влагоемкости из раствора источника кремния или пропитки из раствора источника кремния - триметилсилоксисилсесквиоксана.

Изобретение относится к двум вариантам способа использования продуктов синтеза диметилового эфира (DME) для конверсии оксигенатов в олефины. Один из вариантов включает стадии: извлечения из реактора DME исходящего из реактора DME потока, который включает DME, воду и метанол; отделения в сепараторе жидкость-газ углекислого газа от исходящего из реактора DME потока для получения дегазированного исходящего потока; подачи дегазированного исходящего потока в колонну DME для получения сырьевого материала DME и потока растворителя, который включает метанол и воду; подачи сырьевого материала DME в реактор конверсии оксигенатов в олефины для получения содержащего олефины исходящего потока, который, кроме того, включает оксигенаты; разделения содержащего олефины исходящего потока для получения фракции, содержащей легкие олефины, и фракции, содержащей тяжелые олефины, причем содержащая легкие олефины фракция включает этилен, а фракция, содержащая тяжелые олефины, включает С4+; приведения в контакт фракции, содержащей легкие олефины, с первой частью потока растворителя в первой зоне взаимодействия с растворителем для получения первого содержащего олефины очищенного потока и первого содержащего оксигенат экстракта; приведения в контакт фракции, содержащей тяжелые олефины, со второй частью потока растворителя во второй зоне взаимодействия с растворителем для получения второго содержащего олефины очищенного потока и второго содержащего оксигенат экстракта.

Изобретение относится к способу получения олефиновых мономеров для производства полимера. Способ характеризуется тем, что включает следующие стадии: введение в каталитический слой (7) биологического масла, содержащего более 50% жирных кислот таллового масла и до 25% смоляных кислот таллового масла, а также газообразного водорода; каталитическое дезоксигенирование масла водородом в слое (7); охлаждение потока, выходящего из слоя (7), и его разделение на жидкую фазу (10), содержащую углеводороды, и газообразную фазу; и паровой крекинг (4) жидкости (13), содержащей углеводороды, с образованием продукта, содержащего полимеризующиеся олефины.

Изобретение относится к способу управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов. .

Изобретение относится к области нефтехимического синтеза. .
Изобретение относится к способу дегидрирования алканов, по которому смесь, содержащую углеводороды, в частности алканы, которая может содержать водяной пар, подают непрерывно через слой катализатора при обычных условиях дегидрирования.
Наверх