Спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану

Реферат: Спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану включає нагрівання реакційної суміші метану з киснем в присутності каталізатора. В суміш додають хлористий водень, як каталізатор використовують висококремнеземистий модифікований цеоліт NaCl - МnО/Н-ЦВМ, а нагрівання здійснюють при температурі 650-800 °C. UA 101760 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ЕТИЛЕНУ КАТАЛІТИЧНОЮ ОКСИДАЦІЙНОЮ ДИМЕРИЗАЦІЄЮ МЕТАНУ UA 101760 U UA 101760 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до нафтопереробної та нафтохімічної промисловості як спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану. Пропонований спосіб дозволяє використовувати природний газ для виробництва етилену замість дорогої і дефіцитної нафтової сировини. Відомий процес перетворення метану в етан та етилен в умовах послідовної подачі метану та кисню (пат. США № 4,523,049, опубл. 11.06.85). Відомий процес конверсії метану з використанням каталізатора на основі силікату магнію (пат. США № 4,544,786, опубл. 1.10.85). Відомий процес перетворення метану в суміші з киснем на каталітичних системах, що містять оксиди різних металів (пат. США № 4,523,050, опубл. 15.10.86). Найбільш близьким може бути спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану, який включає нагрівання реакційної суміші метану з киснем в присутності каталізаторів, які містять оксиди металів з добавками катіонів лужних та лужноземельних металів та фосфат іонів, нанесених на оксид кремнію при температурах 700-800 °C (пат. США № 7,541,432, опубл. 21.10.2006). Проте у вказаному способі конверсія метану є незначною, а сумарна селективність утворення етилену є недостатньою для промислового впровадження процесу. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану із значно вищою конверсією метану та вищою селективністю утворення етилену, з можливістю промислового використання. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану включає нагрівання реакційної суміші метану з киснем, згідно з корисною моделлю, в суміш додають хлористий водень, як каталізатор використовують висококремнеземистий модифікований цеоліт NaCl - МnО/Н-ЦВМ, а нагрівання здійснюють при температурі 650-800 °C. Спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану включає нагрівання реакційної суміші метану з киснем з додаванням хлористого водню, а як каталізатор використовують висококремнеземистий модифікований цеоліт NaCl - МnО/Н-ЦВМ, нагрівають до температури 650-800 °C. Суть корисної моделі підтверджується прикладами конкретного виконання. Приклад конкретного виконання. Вихідну суміш метану з киснем (≈10 %) та хлористим воднем (≈5,6 %) готували в окремій герметичній ємності об'ємом 8-10 л. Чистота метану і кисню, які використовували для приготування суміші, становила 98,7-99,2 %. Для проведення досліджень суміш використовували після повного перемішування протягом 24 годин і хроматографічного аналізу. Дослідження проводили на установці проточного типу в інтервалі температур 650-800 °C та при -1 об'ємних швидкостях 1000-9000 год. при атмосферному тиску. Склад вихідної суміші: СН4 - 82,37 %; С2Н6 - 0,1 %; О2 - 9,04 %; N2 - 2,89 %; НСl - 5,6 %. Суміш подавали в реактор та проводили нагрівання в присутності висококремнеземистого модифікованого каталізатора NaCl - МnО/Н-ЦВМ в електропечі, конструкція якої забезпечує попередній нагрів сировини до температури реакції і підтримання цієї температури в реакційній зоні. Каталітичне перетворення сировини відбувається в реакторі з внутрішнім діаметром 4,6 3 мм заповненого 0,375 см каталізатора. Реакційний газ після реактора подавали по капілярних трубках через систему осушування на хроматограф для проведення аналізу одержаних продуктів. Основними продуктами каталітичної оксидаційної димеризації метану були етан, етилен, моно- і діоксид вуглецю, водень, та кокс, який утворювався на поверхні каталізатора. Визначали ступінь перетворення вихідних компонентів (метану та кисню), селективність утворення етану, етилену моно- і діоксиду вуглецю та вихід цільових продуктів. Результати каталітичної оксидаційної димеризації метану з метою одержання цільових продуктів наведено в таблиці. 1 UA 101760 U Таблиця Результати каталітичної оксидаційної димеризації метану Каталізатор - NaCl - МnО/Н-ЦВМ Ступінь Об'ємна перетворення, Температура, °C швидкість, % -1 год. СН4 О2 1000 13,6 66,9 650 5000 11,7 62,5 9000 10,3 60,3 1000 20,3 67,7 700 5000 18,0 64,5 9000 16,2 62,3 1000 25,4 76,6 750 5000 24,7 75,6 9000 24,5 74,7 1000 25,9 76,0 800 5000 25,2 75,0 9000 24,4 74,7 5 10 Селективність, % С2Н4 46,9 46,6 46,5 50,8 57,5 57,8 53,2 56,6 60,7 52,7 55,9 59,4 С2Н6 16,2 11,0 8,9 20,2 12,1 7,4 23,1 21,6 19,2 23,2 20,7 17,6 СО 20,8 20,2 20,0 16,3 14,9 15,9 13,5 11,4 9,8 12,7 11,9 11,3 Вихід, % СО2 16,1 21,3 24,6 11,7 15,4 18,9 10,0 10,5 10,7 11,2 11,4 11,9 С2Н4 6,3 5,5 4,8 10,3 10,3 9,4 13,5 13,9 14,9 13,6 14,0 14,5 С2Н6 2,2 1,2 0,9 4,1 2,2 1,2 5,8 5,3 4,7 6,0 5,2 4,3 Таким чином наведений спосіб каталітичної оксидаційної димеризації метану на каталізаторі NaCl - МnО/Н-ЦВМ дає можливість одержувати реакційні гази із концентрацією етилену в них 4,8 % об. при селективності його утворення 48,3 %. Використання газу з такою концентрацією етилену має практичний інтерес для його використання при виробництві дихлоретану та ацетальдегіду. Створена технологія одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану з високими показниками конверсії метану та селективності утворення етилену, яка можлива для промислового впровадження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб одержання етилену каталітичною оксидаційною димеризацією метану, що включає нагрівання реакційної суміші метану з киснем в присутності каталізатора, який відрізняється тим, що в суміш додають хлористий водень, як каталізатор використовують висококремнеземистий модифікований цеоліт NaCl - МnО/Н-ЦВМ, а нагрівання здійснюють при температурі 650-800 °C. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2