Способ переработки метана Советский патент 1990 года по МПК C01B3/34 

Изобретение относится к газопереработке, конкретно к углекислотной конверсии метана в синтез-газ с последующим превращением его в олефиновые углеводороды.

Цель изобретения - повышение степени конверсии метана и увеличение селективности процесса по низкомолекулярным углеводородам.

Катализаторы приготавливают следующим образом.

,

Марганцевый силикат состава, мас.%: Мп02 26-28, СаО 6-9; 8-9; Si02 44-47; Ре20з 2-3; МдО, МпО, Р205, 50з, Н20связанная остальное, пропитывают раствором КОН в расчете на содержание 1,8- 2,4 мас.% К20 на марганцевом силикате, сушат.при 110°С и прокаливают при 1050°С. На полученном катализаторе ведут конверсию метана при соотношении СН4: С02 1:1 и температуре 950-970°С.

Катализатор для превращения синтез- газа в олефины С2-Сз готовят последовательной пропиткой у-А120з, Ре(МОз)2 9Н20 и КОН в расчете на содержание 8,1-9,2 мас.% Ре и 2,2-6,9 мас.% К на у -А120з. Катализатор сушат при 110°С, прокаливают при 400°С и восстанавливают синтез-газом в условиях реакции, процесс ведут при 415-425°С.

Пример 1. В реактор подают 3л/ч СН4 и 3 л/ч С02 и осуществляют процесс при 950°С в присутствии 20 мл катализатора, содержащего 97,6 мас.% силиката марганца и 2,4 мас.% К20. Катализатор получают пропиткой 50 г силиката марганца раствором, содержащим 1,46 г КОН. В результате конверсии получают 11,72 л/ч газовой смеси, содержащей, л/ч: СО 5,72; Н2 5,72; CH/j 0,14; С02 0,14, при конверсии СН4 и С02 98%.

Полученную газовую смесь подают во второй реактор с катализатором 8,1 мас.% Ре и 4,5 мае. % К на А120з, процесс ведут при

Os

00 Ю

. 1олучзют, л/ч: 4,5 л/ч Н2: 3,8 л/ч СО; 0,3 л/ч 0,9 л/ч С02, 208 мг/ч олефинов С2-Сз; 43 мг/ч этана и пропана; 10 мг/ч углеводородов СА..

Выход олефинов С2-Сз на пропущенный метак 10,4%, Селективность образования олефинов С2-Сз 23%, Селективность образования углеводородов С2-Сз28%.

Газовую смесь подэьэт в узел разделения и осуществляют выделение олсфиноз С2-Сз, СО и Н2 направляют на синтез олефинов, оставшуюся газовую смесь, содержащую метан, этан, пропан, углеводороды СА и С02. подают на стадии конверсии.

П р и м е р 2. Способ осуществляют яналогично примеру 1 при 960°С в прмсутст-. в1-:и катализатора, содержащего 97,6 мас.% силиката, марганца 2,4мас.% КаО. Получают газовую смесь с соотношением СО:Н2 1:1 (об,) при KOHBepCMti метана и СО. 100%, Газовую смесь охлаждают до 425°С, подают во второй реактор с катализатором 8,1 мас.% Fe и 4,5 мас,% К на , процесс при 425°С. Получают 4,3-л/ч N2: 2,8 л/ч СО; 0,3 л/ч 1,4.л/ч С02; 191 мг/ч олефинов С2-Сз;86мг/чэтанаипропан;з; 18 мг/ч углеводородов С.

Выход олефинов С2-Сз на пропущенный CHi 9,5%. Селективность образования углеводорода С2-СзЗО%. Селективность образования олефинов С2-Сз 21%.

П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970°С з присугствии катализатора, содержащего 97.6 мае.7о силиката марганца и 2,4 мас.% оксида калия. В реактор подают 3 л/ч СН и 3 л/ч С02 и при конверсии СН4 и С02 100% получают 12 л/ч газовой смеси СО:Н2 1:1 (об.), которую охлаждают до 415°С и подаюг во второй реактор с катализатором 8,1 мас.% Fe и 4,5 мас.% К на А120з. Процесс ведут прм 415°С, Получают 4,6 л/ч N2; 4.1 л/ч СО; 0,2 л/ч СЬМ; 0,8 л/ч €02; 215 мг/ч олефинов С2-Сз и 40 мг/ч этана и пропана, 17 мг/ч углеводородов С4,

Выход олефинов С2-Сзна пропущенный метан 10,7%. Селективность образования углеводородов С2-Сз 30%. Селективность образования олефинов С2:Сз25%.

П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970°С в присутствии катализатора, содержащего98,2 мас.% силиката марганца и 1,8 P iac.% К20, В реактор подают 3 л/ч СН4 и 3 л/ч С02 и получают газовую смесь, содержащую, л/ч: СО 5,82; Ь. 5,82; С02 0,03; 0,09, при конверсии СН-1 и С02 97%. Газовую смесь охлаждают до 415°С и подают во второй реактор с катализатором 8,1 мас.% Ре и 4,5 мас.% К на АЬОз. Процесс ведут при ai5°C. Получают

4,5 л/ч Н2; 4,3 л/ч СО; 0,29 л/ч CH-i; 0,88 л/ч

С02; 199 мг/ч олефинов С2-Сз и 45 мг/ч

этана и пропана, 13 мг/ч углеводородов С.

Селективность образования углеводородов С2-Сз 32%. Выход олефинов С2-Сз на пропущенный метан 9,9%. Селективность образования С2-Сз олефинов 26%.

П р и м е р 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970°С в присутствии

0 катализатора,содержащего97,6мас.% силиката марганца и 2,4 мас,% К20. В реактор подают 3 л/ч СН4 и 3 л/ч С02, и получают 12 л/ч газовой смеси СО ; Н2 1:1 (об) при конверсии СН и С02 100%. Гэзовую смесь ох5 леждают до 425°С и подают во второй реактор с катализатором 9,2 мас.% Fe и 2,2 мас.% К нз А120з. Процесс ведут при -415°С. Получают 4,0 л/ч 1,8 л/ч СО; 0,5 л/ч CH/ii 1,2 л/ч С02; 177 мг/ч олефинов С2-Сз и 37

0 мг/ч этана и пропана, 19 мг/ч углеводородов С4.

Выход С2-Сз на пропущенный метан 8.6%. Селективность образования углеводородов С2-Сз 24%. Селективность об5 разоаания С2-Сз олефинов 20%.

П р и м е р 6. Способ осуществляют аналогично примеру 1 при 970°С в присутствии катализатора, содержащего 97,6 мас.% силу1ката марганца и 2,4 мас.% К20. Получают

0 12 л/ч газовой смеси СО : Н2 1 : 1 при конверсии метана и COv 100%. Газовую смесь охлаждают до и подают во второй реактор с катализатором 8,5 мас.% Ре и 6,9 мас.% К на А120з. Процесс ведут npw

5 415 С.ПолучаютЗ,8л/чН2; 1,6л/ч С0;0,4 л/ч 0,9 л/ч С02 и 200 мг/ч олефинов С2-Сз и 29 мг/ч этана и пропана; 15 мг/ч углеводородов С А.

Селективность образования углеводо0 родов С2-Сз 25%. Вь1ход олефинов С2-Сз на пропуа енный метан 10%. Селективность образования олефинов С2-Сз22%.

Таким образом, предлагаемый способ 5 позволяет получить синтез-газ с конверсией /1Сходного сырья до 100%. Кроме того, одновременно получают олефины С2-Сз с селективностью до 26%.

В.предлагаемом способе по сравнению 0 с известным степень конверсии возрастает с 89 до 100%, получают синтез-газ, не разбавленный азотом. Селективность образования углеводородов С2-Сз е предлагаемом способе возрастает до 32% по сравнению с, 55 известныр (1.1%), в т.ч. селективность образования олефинов С2-Сз составляет при этом 20-26%.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е и и я Способ переработки метана, вкпючаю- ия.1й его конверсию в пр1-1сутствии окислите5 16118496

ля и катализатора - марганцевого силикатапользуют диоксид углерода, конверсию и каталитическое превращение полученно-ведут при 950-970°С в присутствии марго синтез-газа в углеводороды при повы-ганцевого силиката, промотированного шенных температурах, отличающийся1,8-2,4 мас.% оксида калия, а каталити- тем, что, с целью повышения степени кон-5 ческое превращение осуществляют в версии метана и увеличения селективно-присутствии катализатора, содержащего сти процесса по низкомолекулярным8,1-9,2 мас.% железа. 2,2-6,9 мас,% ка- углеводородам, в качестве окислителя ис-лия на окиси алюминия при 415-425°С.

Изобретение относится к способам высокотемпературной конверсии метана на гетерогенном катализаторе. Цель - повышение степени конверсии металла и увеличение селективности процесса по низкомолекулярным углеводородам. Процесс осуществляют в две стадии: в первом реакторе при 950-970°С метан подвергают углекислотной конверсии в присутствии марганцевого силиката, модифицированного 1,8-2,4% K₂O со 100%-ной конверсией сырья

во втором реакторе на катализаторе, содержащем 8,1-9,4% FE и 2,2-6,9% K на AL₂O₃, при 415-425°С осуществляют превращение синтез-газа в олефины С₂-С₃ с селективностью 20-26%.