Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа



Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа
Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа
Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа
Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа
Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа
Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа
Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа

 


Владельцы патента RU 2610277:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к способу получения метанола и углеводородов бензинового ряда (УБР) из синтез-газа. Способ проводят в каскаде из трех и более проточных каталитических реакторов (ПКР), при этом синтез-газ (СГ) с первоначальным соотношением водород-оксид углерода 1,5≤Н2:СО≤2, последовательно пропускают через первые по ходу ПКР с катализатором синтеза метанола с выделением метанола в качестве целевого продукта, затем остаточный после синтеза метанола поток СГ с соотношением водород-оксид углерода Н2:СО≥1 направляют в ПКР с бифункциональным катализатором синтеза диметилового эфира (ДМЭ), а полученный ДМЭ направляют в ПКР синтеза УБР с последующим выделением УБР и отходов, направляемых на утилизацию. Предлагаемый способ позволяет повысить суммарную степень превращения оксида углерода и увеличить выход целевых продуктов. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности к производству оксигенатов (метанола) и углеводородов бензинового ряда (бензина и ароматических углеводородов) из синтез-газа, получаемого путем конверсии углеродсодержащего сырья.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ДМЭ - диметиловый эфир

ПКР - проточный каталитический реактор

СГ - синтез-газ

УБР - углеводороды бензинового ряда (бензин, ароматические углеводороды).

Процесс синтеза метанола из синтез-газа является широко востребованным в промышленности, поскольку метанол может быть использован для получения ряда органических продуктов: формальдегида, метилтерефталата, синтетических смол, лекарственных веществ, а также использоваться в качестве растворителя газогидратов при эксплуатации скважин.

Получаемый в процессе проведения предлагаемого способа диметиловый эфир (ДМЭ) вместе с метанолом является полупродуктом для дальнейшего производства углеводородов бензинового ряда (УБР), кроме того, они могут использоваться непосредственно как моторное топливо.

Известен способ получения метанола, который включает реакцию оксида и диоксида углерода с водородом под давлением 1,0-15,0 МПа (предпочтительно от 4.0 до 8,0 МПа), при температуре 160-300°С (предпочтительно от 190 до 270°С), объемной скорости 7000-25000 ч-1 в присутствии катализатора, содержащего оксиды меди и цинка и, по крайней мере, один трудно восстанавливаемый оксид металла второй-четвертой групп Периодической системы, выделение метанола из реакционной смеси и рециркуляцию непрореагировавших в синтезе метанола веществ. В качестве сырья применяют смесь оксидов углерода и водорода, причем диоксид углерода содержится в количестве 1-20 об. % (предпочтительно 3-12 об. %). В реакционном газе, контактирующем с катализатором, объемное отношение водорода к сумме оксидов углерода в 1,3-3,0 раза больше стехиометрического (патент Англии 1159095). Недостатками этого способа являются низкая удельная производительность медьсодержащего катализатора (0,191-0,425 кг/л в час), а также значительные энергетические затраты на рециркуляцию газовой смеси.

Известен также способ получения метанола из синтез-газа, содержащего водород и оксиды углерода, в котором свежий газ подают в реактор, работающий без циркуляции газовой смеси, а непрореагировавший газ после конденсации метанола подают как свежий газ в реактор с циркуляцией синтез-газа. Проточный реактор работает изотермично (заявка ФРГ №3518362). Недостатком описанного способа является использование компрессоров большей мощности для циркуляции газовой смеси на второй стадии, а следовательно, значительный расход энергии.

В патенте США №5472986 описан способ получения метанола из синтез-газа, в котором стехиометрическое количество водорода по отношению к оксидам углерода не превышает 90%. В изобретении используется прием рециркуляции водорода, выделенного из хвостовых газов, где в качестве рециркулирующего используется газ, обогащенный водородом и выделенный с помощью водород проницаемых мембран. В технологической схеме процесса рассмотрено использование каскада реакторов. Недостатком способа является то, что примененный прием рециркуляции газа с повышенным содержанием водорода не позволяет получить на входе в каждый последующий реактор оптимального для синтеза метанола состава реагирующего газа. Так, однако использованный авторами при описании изобретения параметр Н2/(2СО+3СO2) на входе в каждый последующий реактор составляют 0,9885, 0,9848, 0,9811 и 0,9745, что означает, что параметр Н2/(СО+СO2) не превышает 2, хотя известно, что оптимальным для реакции является параметр Н2/(СО+СO2)=2 и выше. Кроме того, приведенное в способе рабочее давление процесса составляет 72,7 атм требует использования дорогостоящих компрессоров высокого давления.

Известен способ получения метанола контактированием газовой смеси, содержащей оксид углерода, диоксид углерода и водород, с медьсодержащим катализатором при температуре 190-290°С и давлении 5-10 МПа в две стадии. На первой стадии медьсодержащий катализатор приводят в контакт с газовой смесью, содержащей 5-30 об.% оксида углерода и 0,3-20,0 об.% диоксида углерода при объемном отношении оксида углерода к диоксиду углерода 0,25-87 и объемном отношении водорода к сумме оксидов углерода 2-3,65. Эту стадию осуществляют в реакторе проточного или каскадного типа при объемной скорости исходной газовой смеси 4500-100000 ч-1, получая при этом газовую смесь, содержащую оксид углерода, диоксид углерода, водород, пары метанола и 0,02-1,38 об. % паров воды, указанные пары метанола и воды удаляют из газовой смеси. Оставшуюся газовую смесь, содержащую оксид углерода, диоксид углерода и водород, подают на вторую стадию, которую осуществляют в реакторе при циркуляции газовой смеси с объемной скоростью 7000-15000 ч-1, получая после второй стадии газовую смесь, содержащую оксид углерода, диоксид углерода и водород, пары метанола и воды, которые удаляют из газовой смеси (WO 88/00580).

К недостаткам указанного способа относится низкая удельная производительность медьсодержащего катализатора на второй стадии, составляющая в зависимости от условий синтеза 0,40-0,68 т/м3 час, незначительный вклад метанола, полученного на первой стадии, в общее его количество от 5,42 до 78,33%, высокие скорости циркуляции газовой смеси. Это предполагает использование компрессоров большой мощности и значительные затраты энергии для циркуляции газовой смеси, что существенно ухудшает технико-экономические показатели процесса.

В работах [Розовский А.Я. Экологически чистые моторные топлива на базе природного газа // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13. С. 701-712; Розовский А.Я. Диметиловый эфир и бензин из природного газа // Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева - 2003] упоминается, что если в синтезе метанола при пропускании через реактор с катализатором превращается 15-20% оксидов углерода, то в синтезе ДМЭ - 60-80% при близких условиях. Соответственно резко возрастает производительность единицы объема реактора, но что еще важнее - в нем можно использовать «бедный» синтез-газ, получаемый при окислении природного газа воздухом и содержащий 50-60% азота и всего 10-15% оксида углерода. По разным оценкам, прямой синтез ДМЭ из синтез-газа на 5-20% экономичнее синтеза эквивалентного количества метанола. Увеличение конверсии СО в результате одностадийного синтеза ДМЭ из синтез-газа на бифункциональных катализаторах объясняют быстрым превращением метанола в ДМЭ, что позволяет сдвигать равновесие реакции в сторону образования оксигенатов. Т.о., одностадийный синтез ДМЭ из смеси СО, СO2 и Н2 более производителен и требует меньше капитальных затрат, по сравнению с получением ДМЭ из синтез-газа в две стадии - через синтез метанола.

Известны также примеры прямого получения углеводородов бензинового ряда напрямую из синтез-газа. Все эти технологии много реакторные. Так, известен патент РФ №2143417, где повышение выхода жидкой фракции С5+ углеводородов в расчете на подаваемые оксиды углерода достигается путем каталитической переработки смеси СО, СO2 и Н2 в две стадии так, что на первой стадии исходное сырье контактирует с катализатором, состоящим из цеолита типа ZSM-5 и металлоксидного компонента, содержащего, мас. %: GuO 38-64, ZnO 24-34, Cr2O3 0-22, Аl2O3 6-9, смешанных в массовом соотношении (20-50):(80-50), газовый поток после реактора первой стадии без разделения направляют на вторую стадию, где при контакте с катализатором, состоящим из цеолита типа ZSM-5 и металлоксидного компонента, содержащего, (мас. %): ZnO 65-70, Cr2O3 29-34, W2O5 1, смешанных в соотношении (30-90):(70-1), происходит превращение диметилового эфира и компонентов синтез-газа в бензиновую фракцию, газообразные углеводороды и водную фракцию.

Известен способ получения ДМЭ и/или высокооктанового бензина из метанола, разработанный фирмой "Mobil Oil Corporation" (патент США №4587373). Согласно данному способу метанол подают в реактор, содержащий катализатор типа ZSM-5, при повышенной температуре и давлении 3-20 атм. Продукты реакции последовательно разделяют в сепараторах, абсорбере и ректификационных колоннах с выделением по варианту 1 - ДМЭ, стабильного бензина и олефинов, по варианту 2 - только стабильного бензина и олефинов. ДМЭ вместе с метанолом и водой в варианте 2 направляют на рециркуляцию для превращения в углеводороды. Заявляемый способ имеет отличия от аналога по типу перерабатываемого сырья и используемому катализатору.

Известен способ получения углеводородов путем переработки синтез-газа, содержащего водород и оксиды углерода и имеющего мольное отношение СО/Н2 выше 1 при условии, что синтез-газ, поступающий на конверсию, имеет мольное отношение СО/СO2 от 5 до 20 (патент США №4481305). Согласно изобретению процесс осуществляется в двух последовательно расположенных реакторах при давлении 5-100 атм без промежуточного выделения продуктов после первого реактора. В первом реакторе синтез-газ контактирует с одним или более катализаторами, ведущими превращение синтез-газа при температуре 150-400°С в метанол и далее в том же реакторе в ДМЭ.

Далее, газовая смесь направляется во второй реактор, где в присутствии цеолитного катализатора при температуре 150-600°С ДМЭ конвертирует в углеводороды, преимущественно жидкие при нормальных условиях.

Основными недостатками данного способа являются:

1) низкий выход бензиновой фракции на поданный "углерод" исходного сырья (29 мас. %), поскольку использование послойной загрузки катализатора в 1-м реакторе не позволяет обеспечить высокую конверсию СО.

2) в процессе не предусмотрено получение ДМЭ в качестве целевого продукта.

Таким образом, наиболее перспективными с точки зрения выхода метанола являются способы его получения, когда синтез-газ последовательно пропускают через каскад проточных реакторов в одну стадию без рециркуляции газовой смеси, при этом метанол и воду выделяют конденсацией после каждого реактора. С точки зрения последующего получения углеводородов в способах их прямого синтеза из синтез-газа оптимальным является обеспечение максимальной конверсии СО и выхода оксигенатов, не важно, что это будет метанол или ДМЭ, или их смеси.

Известен способ получения метанола, описанный в патенте РФ №2181117, согласно которому метанол получают контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород, с медьсодержащим катализатором при температуре 190-290°С, давлении 5,0-10,0 МПа и объемной скорости 4500-100000 ч-1. При этом исходную газовую смесь, содержащую 1,0-33,7 об. % оксида углерода, 0,3-22,5 об. % диоксида углерода при объемном отношении водорода к сумме оксидов углерода, равном 1,91-5,60, а также 0,5-50,0 об. % азота, последовательно пропускают через каскад проточных реакторов в одну стадию, при этом метанол и воду выделяют конденсацией после каждого реактора.

Применение данного способа ограничено верхним пределом содержания оксида углерода - 33,7 об. % в перерабатываемом синтез-газе. Это объясняется тем, что при более высоком содержании СО соотношение реагирующих компонентов на входе в каскад реакторов становится значительно ниже стехиометрического, что приводит к снижению степени превращения оксидов углерода в метанол из-за нарастающего недостатка водорода в каждом последующем проточном реакторе каскада. Вместе с тем при газификации различных техногенных, нефтяных и угольных отходов - технологии, являющейся наиболее перспективным процессом их переработки, содержание оксида углерода в получаемом синтез-газе (даже при паровой конверсии) составляет как правило величину свыше 35%, а соотношение Н2:СО≤2. Данный способ предусматривает получение только метанола.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа одновременного получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа в одном технологическом процессе при пониженном начальном соотношением Н2/СО в синтез-газе - не более 2, а также повышение суммарной степени превращения оксида углерода и увеличение выхода целевых продуктов: оксигенатов и жидкой фракции С5+ углеводородов.

Для достижения поставленной технической задачи предложен способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда (УБР) из синтез-газа в каскаде из трех и более проточных каталитических реакторов (ПКР), заключающийся в том, что синтез-газ (СГ) с первоначальным соотношением водород-оксид углерода 1,5≤Н2:СО≤2, последовательно пропускают через первые по ходу ПКР с катализатором синтеза метанола с выделением метанола в качестве целевого продукта, затем остаточный после синтеза метанола поток СГ с соотношением водород-оксид углерода Н2:СО≥1 направляют в ПКР с бифункциональным катализатором синтеза диметилового эфира (ДМЭ), полученный ДМЭ направляют в ПКР синтеза УБР с последующим выделением УБР и отходов, направляемых на утилизацию.

Кроме того,

- синтез метанола проводят при температуре 200-270°С и давлении 50 атм;

- синтез ДМЭ проводят при температуре 270-320°С и давлении 50 атм;

- синтез УБР проводят при температуре 370-420°С и давлении 10 атм;

- часть полученного метанола направляют в ПКР синтеза УБР;

- в качестве катализатора синтеза метанола используют медь-цинк-алюминиевый катализатор, состава (в мас. %): СuО - 64,86; ZnO - 25,1; Аl2O3 - 10,04;

- в качестве катализатора синтеза ДМЭ используют механическую смесь (1/1-3/1) оксида алюминия марки А-64 и медь-цинк-алюминиевого катализатора;

- в качестве катализатора синтеза УБР используют катализатор на основе кристаллического алюмосиликата, типа пентасил, с величиной мольного отношения SiO2/Al2O3=20-100.

Сущность изобретения заключается в следующем - метанол и углеводороды бензинового ряда получают из синтез-газа с соотношением 1,5≤Н2:СО≤2 в каскаде из трех и более проточных реакторов, в первом(ых) реакторе(ах) каскада проводят синтез метанола с выделением его в качестве целевого продукта, а в двух последних по ходу каскада реакторах проводят сначала синтез ДМЭ без выделения ДМЭ в качестве целевого продукта, а затем синтез УБР.

По мере прохождения СГ через каскад реакторов синтеза метанола соотношение Н2:СО в остаточных потоках СГ уменьшается, что приводит к снижению конверсии синтеза метанола в каждом последующем реакторе каскада. Степень снижения конверсии зависит от величины начального соотношения Н2:СО, - чем меньше эта величина, тем быстрее снижается степень конверсии. Выбор количества реакторов синтеза метанола производят из условия достижения величины соотношения водород-оксид углерода Н2:СО≥1 в остаточном потоке СГ направляемого на синтез ДМЭ, а также заданной производительности по метанолу. Ограничение величины соотношения водород-оксид углерода значением Н2:СО≥1 является существенным с точки зрения получения степени конверсии при синтезе ДМЭ того же порядка, как и при синтезе метанола. При этом обеспечивается достижение технического результата, - одновременное получение метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа в одном технологическом процессе, а также повышение суммарной степени превращения оксида углерода и увеличение выхода оксигенатов и жидкой фракции С5+ углеводородов. При необходимости увеличения производительности процесса по УБР в этот поток может быть добавлен частично метанол, полученный в реакторах его синтеза. Производительность по метанолу на выходе в этом случае соответственно снижается. Заявляемые параметры проведения синтеза в ПКР (температура и давление) являются оптимальными с точки зрения выхода целевых продуктов и получены расчетно-экспериментальным путем. Выбор типов катализаторов для реализации предлагаемого способа определяется спецификой составов потоков синтез-газа, поступающих в реакторы синтеза.

Исходя из результатов собственных исследований, а также литературных источников наиболее оптимальным является использование следующих типов катализаторов.

В качестве катализатора синтеза метанола в предлагаемом способе используется медь-цинк-алюминиевый катализатор, состава (в мас. %): СuО - 64,86; ZnO - 25,1; Аl2O3 - 10,04 (в виде цилиндрических таблеток диаметром 5,0 мм и высотой 4,0 мм).

В качестве катализатора синтеза ДМЭ в предлагаемом способе используется механическая смесь (1/1-3/1) оксида алюминия марки А-64 (Рязанской катализаторной фабрики) и того же медь-цинк-алюминиевого катализатора.

В качестве катализатора синтеза углеводородов бензинового ряда используют катализатор на основе кристаллического алюмосиликата, типа пентасил, с величиной мольного отношения SiO2/Al2O3=20-100, характеризующегося наличием остаточного количества ионов натрия, эквивалентного содержанию 0,05-0,1 мас. % оксида натрия, содержащий указанный кристаллический алюмосиликат и связующий компонент, причем он дополнительно содержит оксиды редкоземельных элементов и оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:

оксид цинка - 0,5-3,0

оксиды редкоземельных элементов - 0,1-5,0

кристаллический алюмосиликат - 60-70

связующее – остальное.

На чертеже показана общая схема реализация способа на примере каскада из четырех реакторов, где

1 - поток синтез-газа;

2 - первый ПКР синтеза метанола;

3 - продукты реакции с выхода первого ПКР синтеза метанола;

4 - сепаратор продуктов реакции с выхода первого ПКР синтеза метанола;

5 - линия сбора метанола;

6 - сборник метанола;

7 - непрореагировавший синтез-газ с выхода первого ПКР синтеза метанола;

8 - второй ПКР синтеза метанола;

9 - продукты реакции с выхода второго ПКР синтеза метанола;

10 - сепаратор продуктов реакции с выхода второго ПКР синтеза метанола;

11 - непрореагировавший синтез-газ с выхода второго ПКР синтеза метанола;

12 - ПКР синтеза ДМЭ;

13 - продукты реакции с выхода ПКР синтеза ДМЭ;

14 - ПКР синтеза УБР;

15 - продукты реакции с выхода ПКР синтеза УБР;

16 - сепаратор продуктов реакции синтеза УБР;

17 - сборник УБР;

18 - реакционная вода;

19 - поток остаточных газов на утилизацию;

20 - поток метанола на синтез УБР.

Рассмотрим порядок проведения способа на примере каскада из четырех реакторов.

Поток синтез-газа 1, содержащий водород и оксид углерода с соотношением 1,5≤Н2:СО≤2 при температуре 200-270°С, направляют в первый по ходу каскада проточный каталитический реактор 2 с катализатором синтеза метанола, например, медь-цинк-алюминиевым катализатором, состава (в мас. %): СuО - 64,86; ZnO - 25,1; Аl2О3 - 10,04 (в виде цилиндрических таблеток диаметром 5,0 мм и высотой 4,0 мм). Далее поток продуктов реакции 3 направляется в сепаратор 4, в котором разделяют полученный метанол и непрореагировавший синтез-газ. Метанол направляют по линии сбора метанола 5 в сборник метанола 6, а поток непрореагировавшего синтез-газа 7 нагретый до температуры 270-320°С направляют во второй по ходу каскада проточный каталитический реактор 8 с катализатором синтеза метанола. Далее поток продуктов реакции 9 направляется в сепаратор 10, в котором разделяют полученный метанол и непрореагировавший синтез-газ. Метанол направляют по линии сбора метанола 5 в сборник 6.

Далее поток непрореагировавшего синтез-газа 11 с содержанием водород-оксид углерода Н2:СО≥1, нагретый до температуры 370-420°С, направляют в третий по ходу каскада проточный каталитический реактор 12 с бифункциональным катализатором синтеза ДМЭ, например, механическую смесь (1/1-3/1) оксида алюминия марки А-64 (Рязанской катализаторной фабрики) и того же медь-цинк-алюминиевого катализатора. Продукты реакции 13 с выхода реактора 12 направляются в каталитический реактор синтеза углеводородов бензинового ряда 14. В качестве катализатора синтеза УБР используют катализатор на основе кристаллического алюмосиликата, типа пентасил, с величиной мольного отношения SiO2/Al2O3=20-100, характеризующегося наличием остаточного количества ионов натрия, эквивалентного содержанию 0,05-0,1 мас. % оксида натрия, содержащий указанный кристаллический алюмосиликат и связующий компонент, причем он дополнительно содержит оксиды редкоземельных элементов и оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:

оксид цинка - 0,5-3,0

оксиды редкоземельных элементов - 0,1-5,0

кристаллический алюмосиликат - 60-70

связующее – остальное.

В поток на вход реактора синтеза углеводородов 14 может быть частично добавлен поток метанола 20 из линии сбора метанола 5.

Продукты реакции 15 с выхода реактора 14 направляются в сепаратор 16, в котором выделяют УБР (бензин, ароматические углеводороды), реакционную воду 18 и остаточные газообразные продукты 19, содержащие, в том числе водород и низшие углеводороды. Бензин и ароматические углеводороды направляют в сборник продуктов 17, реакционную воду 18 используют для производства пара, а остаточные газообразные продукты 19 можно использовать как топливный газ для производства тепла и/или электроэнергии.

Процесс синтеза метанола и ДМЭ проводят при давлении 50 атм, а синтеза углеводородов - при давлении 10 атм.

Подогрев потока синтез-газа 1 до нужной температуры, а также промежуточных потоков 7, 11, 13 и 20, поступающих на входы в ПКР, осуществляют с помощью, например, трубчатых газовых печей (на схеме не показаны). Нагрев можно осуществлять, например, путем сжигания части остаточных газообразных продуктов 19.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Расчет количества получаемых оксигенатов (метанола и ДМЭ) проведен на 1000 м3 исходного СГ с различным соотношением Н2/СО (1,63 и 1,83), подаваемым в каскад ПКР (Фигура) с выделением метанола после ПКР (поз. 2) и ПКР (поз. 8), при этом в ПКР (поз. 12) загружен бифункциональный катализатор синтеза ДМЭ (примеры №1 и №2). В сравнительных примерах №3 и №4 рассмотрен вариант, когда в ПКР (поз. 12) загружен катализатор синтеза метанола.

Из сопоставления примеров по изобретению (№1 и 2) и сравнительных примеров (№3 и 4) видно, что замена в последнем реакторе каскада метанольного катализатора на бифункциональный катализатор прямого синтеза ДМЭ приводит к существенному росту общей конверсии СО, а также общего количества полученных оксигенатов (метанола и ДМЭ). Следует отметить, что при работе на СГ с соотношением Н2/СO=1.63 (пример №1) удалось достичь большего относительного прироста в количестве полученных оксигенатов (24,8%), по сравнению с 20,1% при работе на СГ с Н2/СО=1.83 (пример №3).

Для получения УБР из оксигенатов газовые продукты из последнего реактора каскада получения оксигенатов, содержащие преимущественно ДМЭ, после смешения с частью метанола, полученных в первых двух реакторах, и дополнительного подогрева до температуры 370-420°С, направляют непосредственно в реактор получения жидких углеводородов.

В таблице 2 приведен материальный баланс процесса переработки оксигенатов в бензин при 100% конверсии оксигенатов. Оксигенаты получены из СГ с Н2/СО=1.83. Даны примеры осуществления способа, пример №5, когда превращению в УБР подвергается ДМЭ из последнего реактора и (для простоты сравнения) весь метанол из реакторов синтеза метанола (по примеру №2 из таблицы 1), а также сравнительный пример №6, когда превращению подвергается весь метанол, полученный в каскаде из 3-х реакторов синтеза метанола (по примеру №4 из таблицы 1).

В таблица 3 приведен средний состав газообразных углеводородов, образующихся в ПКР (поз. 14) при получении бензина из оксигенатов по предлагаемому способу по примеру №5.

В таблице 4 приведен средний состав УБР, образующихся в ПКР (поз. 14) при получении бензина из оксигенатов по предлагаемому способу по примеру №5. (Мас, %).

Таким образом, согласно таблице 2, выход жидких УБР. на поданный "углерод" исходного сырья в предлагаемом в настоящем изобретении способе достигает значения 54.2% мас., что существенно выше, чем, например, в изобретении-аналоге (29% мас.), согласно патенту США №4481305.

Дополнительными преимуществами технических решений, используемых в предлагаемом способе, является то, что:

- ценные продукты нефтехимии могут производиться с высоким выходом утилизацией различных техногенных, нефтяных и угольных отходов при газификации которых получается синтез-газ с соотношением 1,6≤Н2:СО≤2.

- В процессе отсутствуют рециркуляционные потоки, требующие дополнительных затрат энергии.

- реакторы синтеза метанола и следующий в каскаде реактор синтеза ДМЭ работают в одном диапазоне давлений.

- в зависимости от состава исходного синтез-газа (соотношение Н2/СО и количества СO2 и балластных газов) предусматривается либо сокращение, либо увеличение числа реакторов синтеза метанола, в которых для эффективного синтеза соотношение Н2/СО не должно быть менее 1,6.

- отпадает необходимость промежуточного выделения оксигенатов (преимущественно ДМЭ) перед их подачей в реактор синтеза углеводородов.

- предусматривается ввод или вывод одного или нескольких метанольных реакторов в каскаде, а также вариант частичного использования полученного метанола в процессе синтеза УБР, что позволяет легко регулировать мощность установки и соотношение получаемого метанола и углеводородов, учитывая конъюнктурный спрос на продукцию.

1. Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда (УБР) из синтез-газа в каскаде из трех и более проточных каталитических реакторов (ПКР), заключающийся в том, что синтез-газ (СГ) с первоначальным соотношением водород-оксид углерода 1,5≤Н2:СО≤2 последовательно пропускают через первые по ходу ПКР с катализатором синтеза метанола с выделением метанола в качестве целевого продукта, затем остаточный после синтеза метанола поток СГ с соотношением водород-оксид углерода Н2:СО≥1 направляют в ПКР с бифункциональным катализатором синтеза диметилового эфира (ДМЭ), полученный ДМЭ направляют в ПКР синтеза УБР с последующим выделением УБР и отходов, направляемых на утилизацию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что синтез метанола проводят при температуре 200-270°C и давлении 50 атм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что синтеза ДМЭ проводят при температуре 270-320°C и давлении 50 атм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что синтеза УБР проводят при температуре 370-420°C и давлении 10 атм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть полученного метанола направляют в ПКР синтеза УБР.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора синтеза метанола используют медь-цинк-алюминиевый катализатор, состава (мас.%): CuO - 64,86; ZnO - 25,1; Al2O3 - 10,04.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора синтеза ДМЭ используют механическую смесь (1/1-3/1) оксида алюминия марки А-64 и медь-цинк-алюминиевого катализатора по п. 6.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора синтеза УБР используют катализатор на основе кристаллического алюмосиликата типа пентасил с величиной мольного отношения SiO2/Al2O3=20-100.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу каталитической конверсии материала биологического происхождения в углеводороды, пригодные в качестве топливных компонентов. Способ получения углеводорода или смеси углеводородов включает: подачу сырья из биологического материала в реактор, который включает по меньшей мере два слоя катализатора, содержащие катализаторы гидродеоксигенации (ГДО) и гидродепарафинизации (ГДП), где доля катализатора ГДП увеличивается в направлении к низу реактора, причем катализатор ГДО выбирают из группы, состоящей из NiMo, СоМо и смеси NiMo и СоМо, а в качестве катализатора ГДП используют NiW, обработку сырьевого материала в реакторе при температуре в диапазоне от 280 до 450°С и давлении от 1 до 25 МПа (от 10 до 250 бар) с получением по меньшей мере одного углеводорода и извлечение углеводорода или смеси углеводородов.

Изобретение относится к способу переоборудования обычного нефтеперерабатывающего предприятия в предприятие по получению топлива из биологического сырья, отличающемуся технологической схемой, которая позволяет обрабатывать исходные материалы биологического происхождения для производства биотоплива.
Изобретение относится к катализатору для превращения метанола в ароматические углеводороды, способу получения указанного катализатора и к способу превращения метанола в ароматические углеводороды.

Изобретение относится к способу получения биодизельного топлива из возобновляемого сырья. Способ получения биодизельного топлива из возобновляемого сырья включает дезоксигенирование возобновляемого сырья в реакционной зоне дезоксигенирования; разделение выходящего потока реакционной зоны дезоксигенирования в первом парожидкостном сепараторе на парообразный поток и жидкий поток, причем указанный первый парожидкостный сепаратор работает при температуре в диапазоне от около 40°C до около 350°C; деление жидкого потока на рециркуляционную часть и часть продукта; отпаривание указанной части продукта из жидкого потока в отпарной колонне с помощью отпаривающего газа с разделением на головной поток пара и кубовый поток, причем уровень загрязнений в кубовом потоке отпарной колонны после первого парожидкостного сепаратора составляет от менее чем 1/100 до 1/1000 от уровня загрязнений в кубовом потоке отпарной колонны без парожидкостного сепаратора, при этом указанная отпарная колонна работает при температуре в диапазоне от около 50°C до около 350°C; изомеризацию кубового потока отпарной колонны в реакционной зоне изомеризации; рециркуляцию рециркуляционной части из жидкого потока в реакционную зону дезоксигенирования и сепарацию по меньшей мере части выходящего потока реакционной зоны изомеризации для получения по меньшей мере одного потока биодизельного топлива.

Изобретение относится к способу селективного получения фракции алканов, пригодной для бензинового и дизельного топлива. Способ характеризуется тем, что включает стадию, на которой одновременно проводят реакции декарбонилирования/декарбоксилирования и прямой гидродеоксигенации сырьевого материала, происходящего из возобновляемых источников и содержащего триглицериды жирных кислот и/или их производные, при температуре 350-450°C и давлении от 10 до 50 атм в присутствии гетерогенного катализатора, который предварительно восстановлен водородом при температуре 400-500°C в течение 11-12 часов перед вступлением в контакт с сырьевым материалом, при этом используют приготовленный с применением ацетатной платиновой сини гетерогенный катализатор на основе гамма-оксида алюминия, содержащий от 0,1 до 1 мас.% платины.

Изобретение относится к области изготовления топлива. Способ изготовления биотоплива включает: изготовление суспензии, содержащей исходный органический материал, воду и нефть, обработку суспензии в реакторном устройстве при температуре от приблизительно 200°С до приблизительно 450°С и давлении от приблизительно 100 бар (10 МПа) до приблизительно 350 бар (35 МПа), охлаждение суспензии и снижение указанного давления, в результате чего получается продукт, содержащий указанное биотопливо, при этом указанный исходный органический материал содержит лигноцеллюлозный материал или лигнит.

Изобретение относится к способу и системе для извлечения диоксида углерода на установке для синтеза метанола из углеводородного газа или синтеза бензина из углеводородного газа через метанол.

Изобретение относится к способам обработки потоков для повышения их качества. Способ повышения качества потока пиролизного масла и углеводородного потока включает стадии: раздельного введения потока пиролизного масла и углеводородного потока в реакционную зону для формирования смеси потока пиролизного масла и углеводородного потока в реакционной зоне; каталитического крекинга смеси потока пиролизного масла и углеводородного потока в присутствии частиц катализатора крекинга в реакционной зоне и активное охлаждение и поддержание потока пиролизного масла при температуре ниже или равной 80°С по существу до введения в реакционную зону, в котором активное охлаждение и поддержание потока пиролизного масла включает внешнее охлаждение потока пиролизного масла внешней охлаждающей средой.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способу получения алканов и олефинов из возобновляемого сырья - масел и жиров растительного происхождения и более конкретно относится к области гетерогенно-каталитических превращений рапсового масла в узкие фракции C3 -C19+, которые могут быть использованы для получения моторных топлив и непредельных мономеров.

Изобретение относится к получению из биомассы топливных материалов. Способ обработки исходного материала, содержащего бионефть, включает: диспергирование исходного материала, содержащего бионефть, в жидкость углеводородного типа, выбранную из ароматического углеводородного растворителя, нафтенового углеводородного растворителя, нафтеноароматического углеводородного растворителя, произведенного из ископаемого или полученного из биомассы топлива жидкого углеводорода и/или рециркулирующего жидкого углеводорода, полученного в результате последующей стадии(стадий) гидропереработки и/или гидрокрекинга и/или мягкого гидрокрекинга бионефти улучшенного качества, с помощью диспергирующего вещества, выбранного из поверхностно-активного вещества или кислородсодержащего растворителя, чистого или смешанного, выбранного из алканола, кетонов, сложных эфиров и фенольных соединений, или рециркулирующей бионефти частично улучшенного качества, в которой присутствует или отсутствует жидкость углеводородного типа, содержащаяся в органической фазе, со стадии гидрореформинга, направление полученной в результате дисперсии на стадию гидрореформинга водородом под давлением в присутствии, по меньшей мере, одного содержащего переходные металлы катализатора, где стадию гидрореформинга осуществляют при температуре от приблизительно 250°C до приблизительно 450°C и при абсолютном давлении, составляющем приблизительно от 3,4 до 27,6 МПа, разделение выходящего потока после стадии гидрореформинга на водную фазу и, по меньшей мере, одну органическую фазу, содержащую бионефть частично улучшенного качества и жидкость углеводородного типа, где частично улучшенную бионефть, в которой присутствует или отсутствует жидкость углеводородного типа, содержащаяся в органической фазе, дополнительно направляют на стадию гидропереработки в присутствии водорода и катализатора гидропереработки при температуре от 250°C до 450°C, при давлении от 2 МПа до 25 МПа и при часовой объемной скорости от 0,1 ч-1 до 20 ч-1 и/или стадию гидрокрекинга в присутствии водорода и катализатора гидрокрекинга при температуре выше 200°C при давлении от 2 МПа до 25 МПа и при часовой объемной скорости от 0,1 ч-1 до 20 ч-1 и/или на стадию мягкого гидрокрекинга в присутствии водорода и катализатора гидрокрекинга при температуре от 250°C до 480°C, при давлении от 2 МПа до 12 МПа и при часовой объемной скорости от 0,1 ч-1 до 20 ч-1 с получением жидкого углеводородного продукта.
Изобретение относится к области технологии подготовки природного и попутного газа, к транспорту и переработке газа и может быть использовано в газовой, нефтяной и газоперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к способу организации производства метанола, содержащему две стадии, которые проводят при одинаковом уровне давления в проточном режиме. Первая стадия относится к стадии получения синтез-газа, включающей использование первой смеси, которая содержит кислород, второй смеси, которая содержит углеводородное газовое сырье и водяной пар, риформера, который предназначен для конверсии углеводородного газового сырья в синтез-газ, хотя бы одного теплообменного устройства, нагрев второй смеси, подачу первой смеси и второй смеси в риформер, проведение в риформере с использованием катализатора реакции конверсии углеводородного газового сырья, вывод из риформера третьей смеси, которая содержит конвертированный газ.

Изобретение относится к способу производства метанола и к установке для его осуществления. В предлагаемом способе последовательно осуществляют: перемешивание раздельно подаваемых исходных реагентов в виде последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа, газофазное окисление углеводородсодержащего газа при повышенной температуре и давлении до 10 МПа, последующее охлаждение реакционной смеси в сформированных соответственно смесительной, реакционной зоне и зоне охлаждения, а затем полученную смесь, содержащую метанол, охлаждают, отделяют метанол, а отходящие газы направляют в исходный углеводородсодержащий газ или на утилизацию.

Изобретение относится к способу синтеза метанола в изотермических реакторах. Способ включает получение питающего потока свежего газа при риформинге или газификации, подачу свежего газа в замкнутую систему синтеза, конверсию свежего газа в метанол в каталитической среде, при этом тепло напрямую отводят из каталитической среды, в результате среда является изотермической, конденсацию метанола, при этом получают жидкий метанол-сырец и рециркулирующий газ, который направляют в рециркуляционную систему в замкнутой системе синтеза, причем каталитическая среда включает множество изотермических каталитических слоев, часть питающего потока свежего газа смешивают с рециркулирующим газом, при этом получают газообразную смесь свежего газа и рециркулирующего газа и часть газообразной смеси направляют между первым и вторым каталитическим слоем среды, газообразную смесь свежего газа и рециркулирующего газа смешивают с потоком, выходящим из первого каталитического слоя, при этом получают питающий поток второго каталитического слоя.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к процессам использования и переработки попутных нефтяных и природных газов с повышенным содержанием гомологов метана в химические продукты.
Изобретение относится к способу синтеза метанола, включающему следующие стадии: (i) проведение в реакционном контуре реакции технологического газа, содержащего водород, диоксид углерода и монооксид углерода, над катализатором, с получением газа-продукта, (ii) конденсация метанола, воды и побочно образующихся оксигенатов из газа-продукта, (iii) возврат непрореагировавших газов в реакционный контур, где катализатор включает таблетки, полученные путем прессования из восстановленного и пассивированного порошкообразного катализатора, где указанный порошок содержит медь в диапазоне 15-70% вес., оксид цинка, причем весовое отношение Cu:Zn в пересчете на оксид находится в диапазоне от 2:1 до 3,5:1, оксид алюминия в диапазоне 5-60% вес.

Изобретение относится к способу получения концентрата ароматических углеводородов из природного газа, при котором получают синтез-газ, производят конверсию его в метанол, производят дальнейшее получение из метанола в присутствии катализатора концентрата ароматических углеводородов и воды, производят сепарацию воды, производят отдувку из воды остатков углеводородов, производят выделение образовавшегося концентрата ароматических углеводородов и водородосодержащего газа, который по меньшей мере частично используют при получении синтез-газа, для изменения соотношения в нем Н2:СО 1,8-2,3:1.
Изобретение относится к способу переработки природных и попутных нефтяных газов с повышенным содержанием тяжелых гомологов метана путем прямого парциального окисления углеводородного газа и последующего карбонилирования получаемых продуктов.

Настоящее изобретение относится к способу получения метанола, включающему следующие стадии: а) конверсия углеводородного сырья на стадии процесса конверсии для получения свежего синтез-газа, содержащего оксиды углерода и водород; б) реакция между компонентами свежего синтез-газа в контуре синтеза метанола для получения сырого метанола; в) обработка сырого метанола для получения метанола с требуемой степенью чистоты; отличающемуся, тем что он дополнительно включает следующие стадии: г) улавливание по меньшей мере одного потока с высоким содержанием CO2 при обработке сырого метанола и д) рециркуляция этого по меньшей мере одного потока с высоким содержанием CO2 в виде входящего потока для процесса конверсии.
Наверх