Способ получения этилена Советский патент 1991 года по МПК C07C2/84 B01J23/843 C07C11/04 B01J23/78 

1

(21)4732851/04 (22) 28.08 89 (46)23.10.91. Бюл. №39

(71)Институт структурной макрокинетики АН СССР

(72)А Г.Мержанов, Э.А.. И П Боро- винская. С.В.Лысиков, Л С Марченко, С П.Черных, П С.Чекрий, С.Я.Жук и М Д Не- рсесян

(53)547.313.2(0888)

(56) Imal H., Tagawa Т., Kamlde N J Catal, v

106, 1987, р.394

Otsuka К., Komatsu Т J Chem Soc Chem.Commun., 1987, p. 388

Авторское свидетельство СССР Nfc 1216937, кл С 07 С 2/82, 1984.

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА (57)Изобретение позволяет повысить выход этилена Для этого проводят окислительную конденсацию метана кислородом при температуре 800-860UC и пропускания смеси реагентов через слой катализатора эмпирической формулы В12ВаСа2СизОк -11 со смешением нагретых до температуры реакции реагентов в присутствии инертного разбавителя непосредственно перед слоем катализатора и охлаждением продуктов реакции на выходе из слоя Эти условия повышают производительность процесса по этилену с 44,1 до 164,8 ммоль/г-ч при содержании этилена в отходящих газах до 9,4 об %, про тив8 8об.% 2 табл

Изобретение относится к органическому синтезу, в частности к получению углеводородов, конкретно - к способу получения этилена каталитической окислительной конденсацией метана (природного газа), и может быть использовано в промышленности, где этилен применяют для синтеза полимеров, растворителей и других многотоннажных продуктов.

Целью изобретения является повышение выхода этилена.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами

Пример 1 В качестве катализатора окислительной конденсации метана используют сложный оксид состава В 2Ва2Са2СизОю5 Для его приготовления готовят экзотермическую смесь компонентов состоящую из порошка висмута (36,93 мае %), пероксидов бария (24,2 мае %) и

ё

кальция (13,43 мае %) и оксида меди (25 44 мае %) Приготовленную стехиометриче- скую смесь компонентов помещают в кварцевый реактор и проводят синтез в режиме горения в кислородсодержащей атмосфере. Время приготовления катализатора указанного состава, включая время горения и охлаждения до комнатной температуры, составляет 30 мин. Далее 0,2 г полученного катализатора, смешанного с 0,5 мл кварцевого песка, помещают в кварцевый реактор внутренним диаметром 15 мм, активируют в потоке кислорода или воздуха при температуре реакции 800°С в течение 1 ч и продувают инертным газом в течение 30 мин Затем в реактор при 800°С непрерывно подают газы - метан кислород и гелий - раздельными потоками, которые смешивают в обьем- ном соотношении 60% СН-, 30%02и 10%Не непосредственно перед слоем катализатоО

00 СП Ю О

pa. Газовую смесь пропускают через катализатор со скоростью 12000ч (время контакта 0,3 с) и принудительно охлаждают на выходе из зоны катализатора с помощью холодильника, встроенного в реактор (наружный диаметр 10 мм). Степень конверсии метана при этом 34,0%, селективность по С2Н4 40,4%, выход С2Н4 на пропущенный метан 13,7 мол.%.

Пример 2.В качестве катализатора используют BteBaaCazCusOn. Для получения этого состава готовят шихту, состоящую из оксида висмута (45,87 мас.%), пероксида бария (26,97 мас.%), карбида кальция (8,26 мае. %) и порошка меди (18,90 мае. %). Далее процесс проводят по примеру 1, но при температуре 840°С, а газовую смесь пропускают со скоростью 42000 (время контакта 0,09 с). Степень конверсии метана 34,9%, селективность по CaH/i 41,3%, выход С2Н4 14,4 мол.%.

Пример 3. В качестве катализатора окислительной конденсации метана применяют В12Ва2Са2СизОю. для приготовления которого используют шихту, состоящую из оксида висмута (22,15 мас.%), пероксидов бария (26,05 мол.%) и кальция (13,69 мас.%), а также порошка меди (18,24 мас.%) и висмута (19,87 мас.%). Далее процесс проводят по примеру 1, но при температуре 860°С, а газовую смесь пропускают со скоростью 4500 (время контакта 0,08 с). При степени конверсии метана 33,3% селективность по С2Н$ составляет 39,9, выход С2Н/1 13,2 мол.%.

Пример 4 аналогичен примеру 2, но процесс проводят при температуре 750°С и

ПРИ лнтельняя кгнлрнсаиич метяня при поопусклнни над Bi BnjCajf-ujn,,,.,,

Кпниерсня СН х сел ектмтюст(.

5

скорости подачи газовой смеси 6000 ч (время контакта 0,6 с). Степень конверсии метана 22,0%, селективность по С2Н/1 27,7%, выход С2Н4 6,1 мол.%.

П р и м е р 5 аналогичен примеру 1, но

процесс проводят при температуре 890°С и скорости подачи газовой смеси 60000 ч (время контакта 0,06 с). Степень конверсии метана 20,6%, селективность по С2Н4 11,8%, выход С2Н4 2,4 мол.%.

Данные об условиях опытов по примерам 1-5 и полученные результаты сведены в .табл. 1.

В табл. 2 приведены данные по содержанию этилена в реакционных газах и по производительности процесса.

Формула изобретения

Способ получения этилена путем окислительной конденсации метана кислородом при температуре 800-860°С и пропускании смеси реагентов через слой оксидного катализатора, содержащего висмут и щелочноземельный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода этилена, используют оксидный катализатор, содержащий в качестве щелочноземельного элемента барий и кальций и дополнительно медь и имеющий соотношение компонентов, соответствующее следующий эмпирической формуле:

В12Ва2Са2СизОю-11,

а процесс проводят со смешением нагретых до температуры реакции реагентов в присутствии инертного разбавителя непосредственно перед слоем катализатора с охлаждением продуктов реакции на выходе из слоя катализатора.

0

5

0

5

Т л С л и ц я гзтопоП снеся (60 ои. J Oil, 30 oC.I о, и 10 л.1

1 1«)

Т а б

блиц