Способ получения жидкого топлива
Использование: нефтехимия. Сущность: проводят конверсию метана в синтез-газ и гетерогенно-каталитическую полимеризацию синтез-газа в жидкое топливо. Конверсию метана осуществляют в плазменной трубе при 3-5 атм, 1175-1225 o С в присутствии кислородсодержащего газа, при этом содержание кислорода составляет 150-200 мас.% от содержания метана. Полимеризацию проводят последовательно пропуская синтез-газ над хром-никелевым катализатором и цеолитным катализатором при 65-78 атм и 140-160 o С. Из полученного продукта выделяют смесь предельных углеводородов. 3 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности переработки природного газа, и может быть использовано для получения жидких топлив, в том числе, моторных и дизельных, предпочтительно, при отсутствии в месте потребления указанных топлив природных источников жидких углеводородов.
Основной составляющей частью природного газа (до 99% в зависимости от месторождения) является метан. Поэтому в основном процессы газохимии основаны именно на различных методах превращения метана. Известны два направления переработки метана: прямая конверсия в различные химические продукты и получение указанных химических продуктов через стадию промежуточного продукта — смеси оксида углерода и водорода (т.н. синтез-газ).
Известен способ получения синтез-газа для производства продуктов основного органического синтеза и синтетического топлива (RU, патент 2062750 С 01 В 3/16, 1996). Согласно известному способу промышленные дымовые газы непрерывно пропускают через газоселективные мембраны для выделения диоксида углерода с последующей десорбцией диоксида углерода в среду паров воды, подаваемых в количестве не менее 2,3 моль воды на 1 моль диоксида углерода. Полученную парогазовую смесь доводят до молярного отношения воды к диоксиду углерода, равного 1,0 — 2,3, путем конденсации паров воды при постоянных давлении и температуре. Полученную парогазовую смесь паров воды и диоксида углерода подвергают конверсии путем их восстановления в электролизере с твердым оксидным электролитом при 1120-1220 К и напряжении не выше термонейтрального до получения синтез-газа состава H2:CO=1,0-2,3 на катоде и кислорода на аноде электролизера. Полученный синтез-газ охлаждают путем рекуперативного теплообмена с парогазовой смесью диоксида углерода и паров воды, подаваемых на конверсию в электролизер. Охлажденный газ направляют потребителю.
Недостатком указанного способа следует признать ограниченную область его применения — переработка промышленных дымовых газов. Реализация указанного способа возможно и будет рентабельна, но только в случае наличия большого промышленного производства.
Известен способ получения синтез-газа (RU, патент 2075432 С 01 В 3,24, 1997), осуществляемый конверсией углеводородного сырья (в частности, метана) в струе плазмы путем подачи водяного пара в плазмотрон с последующим введением плазмы и углеводородов в камеру смешения и подачу полученной смеси в реактор. При этом часть водяного пара вводят в камеру смешения и/или часть углеводородов вводят в плазмотрон. Конверсию осуществляют при давлении 1 ата и температуре продуктов реакции на выходе из реактора примерно 1500 К. Продукты реакции в среднем содержат (об.%) 2 — 71, CO — 22, H2O — 4, углеводороды — остальное.
Недостатком известного способа следует признать неоптимальное соотношение водорода и оксида углерода.
Известен способ получения углеводородного печного топлива (RU, патент 2030441 С 10 L 7/02, 1995). При реализации способа нагревают стабильный газовый конденсат и подают его на ректификацию при давлении 2 — 3 кг/см 2 , температуре верха 160-170 o C и куба колонны 260-280 o C. Полученную фракцию углеводородов с температурой кипения 250-260 o C отводят из отгонной части колонны в количестве 2-20 мас.% и подают на абсорбцию при 145-155 o C. Жидкую углеводородную фракцию получают путем охлаждения парового продукта со стадии ректификации до 150-160 o C и используют в качестве абсорбента при массовом отношении фракции углеводородов к абсорбентам как (1,3-3,0):1. Фракцию парожидкостной смеси из колонны разделяют на два потока в массовом соотношении 1:(4-20). Меньший поток подают на абсорбцию, а больший используют в качестве оросителя на стадии ректификации. Абсорбцию осуществляют при давлении 1-1,8 кг/см 2 . Исходным сырьем при реализации способа является газовый конденсат, получаемый при переработке нефти.
Известен способ получения моторных топлив (RU, патент 2072388 o C 10 L 1/4, 1997). При реализации способа осуществляют стабилизацию газового конденсата до остаточного содержания в нем углеводородов C1-C4 в количестве 0,3-1,0 мас. %, фракционируют стабильный газоконденсат с выделением бензиновой фракции, выкипающей в интервале HК — 120 — 160 o C, и дизельной фракции, выкипающей в интервале 120 — 160 o C — КК, которую затем подвергают отстою не менее 4 часов и/или контактированию с пористым сорбентом при 40-180 o C и объемной скорости подачи сырья 2-30 ч -1 .
Недостатком способа следует признать его принципиальную неприменимость для природного газа.
Известен способ получения жидкого топлива (Лапидус А. Л. и др. Газохимия: состояние, перспективы развития. «Химия и технология топлив и масел», 2000, N 2, стр. 15 — 19), основанный на синтезе Фишера — Тропша. Согласно известному способу значительное количество жидкого топлива получают из синтез-газа, пропущенного над железосодержащим катализатором при давлении 2,5 МПа и температуре 300 — 350 o C.
Недостатком указанного способа следует признать использование в качестве исходного продукта не метана, а синтез-газа.
Известен способ получения жидкого топлива (WO 95/24367, 1995), включающий конверсию метана в синтез-газ и конверсию синтез-газа в жидкое топливо, проводимый в несколько стадий.
Недостатком известного способа следует признать его низкую эффективность, обусловленную многостадийностью.
Техническая задача, решаемая посредством изобретения, состоит в разработке способа синтеза жидкого топлива из природного газа, лишенного указанного недостатка.
Технический результат, достигаемый в результате реализации изобретения, состоит в повышении эффективности способа, выражающейся в повышении ресурса работы катализаторов.
Указанный технический результат достигается использованием способа получения жидкого топлива, включающего конверсию метана в синтез-газ и гетерогенно — каталитическую полимеризацию синтез-газа в жидкое топливо, причем конверсию метана в синтез-газ осуществляют в плазменной трубе при давлении 3 — 5 атм при температуре 1175- 1225 o C в присутствии кислородсодержащего газа, причем содержание кислорода составляет 150 — 200 мас.% от содержания метана, а гетерогенно — каталитическую полимеризацию синтез-газа в жидкое топливо осуществляют последовательно пропуская синтез газ над хром-никелевым катализатором и цеолитным катализатором при давлении 65 — 75 атм и 140 — 160 o C с последующим выделением из полученного продукта смеси предельных углеводородов. Предпочтительно используют осушенный метан, предварительно отделенный от неорганических газообразных примесей и твердых частиц. Преимущественно используют хром- никелевые катализаторы, содержащие 26 — 29 мас.% NiO, 12 мас.% Cr2O3, 14 мас.% CaO, Al2O3 — остальное, а также цеолитный катализатор, содержащий цеолит группы пентасилов с молярным соотношением SiO2/Al2O3 40 — 150, а также оксид магния, оксид цинка и связующее, причем содержание цеолита составляет от 20,0 до 90,0 мас.%, содержание оксида цинка составляет от 0,1 до 6,0 мас.%, содержание оксида магния составляет от 0,01 до 4,0 мас.%, связующее — остальное. В качестве кислородсодержащего газа может быть использован воздух или технический кислород. Однако указанный технический результат достигается и при использовании как хром-никелевых, так и цеолитного катализатора другого состава. Очистка исходного метана позволяет увеличить ресурс работы катализаторов.
Катализаторы получают известным путем, в частности, пропитывания основы солями с последующим прокаливанием.
В дальнейшем изобретение будет рассмотрено с использованием примеров реализации.
1. В плазмотрон подают метан с расходом 5 кг/ч и технический кислород, полученный путем разложения воды, в количестве 10 кг/ч. Вышедший из плазмотрона плазменный поток подают в трубу, выполненную в виде футерованного канала. Давление в канале составляет 4 атм при температуре 1200 o C. Состав продуктов реакции на выходе реактора (об.%): H2 — 54,9, CO — 21,4, H2O — 7,1, углеводороды — остальное. От полученного продукта отделяют воду и углеводороды. Смесь водорода и оксида углерода нагревают до температуры 152 — 155 o C при давлении 73 атм и пропускают последовательно над хром-никелевым катализатором, содержащим 27,5 мас. % NiO, 12 мас.% Cr2O3, 14 мас.% СаО, Al2O3 — остальное, а также цеолитным катализатором, содержащим цеолит группы пентасилов с молярным соотношением SiO2/Al2O3 = 60, а также оксид магния, оксид цинка и связующее, причем содержание цеолита составляет 33,0 мас.%, содержание оксида цинка составляет 0,7 мас. %, содержание оксида магния составляет 0,04 мас. %, связующее — остальное. Продукт на выходе содержит смесь предельных углеводородов C5 — C10, пары воды, водород, оксиды углерода. Смесь указанных углеводородов выделяют любым известным путем из полученного продукта и отправляют на дальнейшее разделение известным путем с получением различных видов жидкого топлива.
2. В плазмотрон подают метан с расходом 7 кг/ч и технический кислород, полученный путем разложения воды, в количестве 12 кг/ч. Вышедший из плазмотрона плазменный поток подают в трубу, выполненную в виде футерованного канала. Давление в канале составляет 4,8 атм при температуре 1190 o C. Состав продуктов реакции на выходе реактора (об.% H2 — 57,1, CO — 24,1, H2O — 9,2, углеводороды — остальное. От полученного продукта отделяют воду и углеводороды. Смесь водорода и оксида углерода нагревают до температуры 151 — 153 o C при давлении 74 атм и пропускают последовательно над хром-никелевым катализатором, содержащим 28 мас.% NiO, 11,8 мас.% Cr2O3, 13,9 мас.% CaO, Al2O3 — остальное, а также цеолитным катализатором, содержащим цеолит группы пентасилов с молярным соотношением SiO2/Al2O3 = 50, a также оксид магния, оксид цинка и связующее, причем содержание цеолита составляет 33,9 мас.%, содержание оксида цинка составляет 0,6 мас.%, содержание оксида магния составляет от 0,05 мас. %, связующее — остальное. Продукт на выходе содержит смесь предельных углеводородов C5 — C10, пары воды, водород, оксиды углерода. Смесь указанных углеводородов выделяют любым известным путем из полученного продукта и отправляют на дальнейшее разделение известным путем с получением различных видов жидкого топлива.
1. Способ получения жидкого топлива, включающий конверсию метана в синтез-газ в присутствии кислородсодержащего газа и синтез-газа в жидкое топливо, отличающийся тем, что конверсию метана в синтез-газ осуществляют в плазменной трубе при давлении 3-5 атм и температуре 1175-1225 o С в присутствии кислородсодержащего газа, при этом содержание кислорода составляет 150-200 мас.% от содержания метана, а гетерогенно — каталитическую полимеризацию синтез-газа в жидкое топливо осуществляют последовательно пропуская синтез газ над хром-никелевым катализатором и цеолитным катализатором при давлении 65-75 атм и 140-160 o С с последующим выделением из полученного продукта смеси предельных углеводородов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют осушенный метан, предварительно отделенный от неорганических газообразных примесей и твердых частиц.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют хром-никелевые катализаторы, содержащие 26-29 мас.% NiO, 12 мас.% Cr2O3, 14 мас.% СаО, Al2O3 — остальное, а также цеолитный катализатор, содержащий цеолит группы пентасилов с молярным соотношением SiO2/Al2O3=40-150, а также оксид магния, оксид цинка и связующее, причем содержание цеолита составляет от 20,0 до 90,0 мас. %, содержание оксида цинка составляет от 0,1 до 6,0 мас.%, содержание оксида магния составляет от 0,01 до 4,0 мас.%, связующее — остальное.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа может быть использован воздух или технический кислород.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Получение — жидкое топливо
Получение жидкого топлива из газов. [1]
Для получения жидкого топлива сланцы подвергают нагреву до 400 — 500 С. В результате перегонки образуется густая черная смола, которую для получения высококачественных продуктов подвергают обработке, очистке и обогащению. Характерной особенностью СЖТ из сланцев является значительное содержание в них нейтральных кислородсодержащих соединений ( 20 — 30 об. %), ароматических и непредельных углеводородов, а также фенолов, содержащих соединенную с бензольным кольцом гидроксильную группу ОН и обладающих слабокислотными свойствами. Для снижения коррозионной активности, уменьшения нагара и улучшения рабочего процесса двигателей, работающих на СЖТ из сланцев, их подвергают обесфеноливанию. [2]
Для получения товарных жидких топлив дистилляты прямой перегонки нефти и крекинг-дистилляты подвергаются очистке с целью удаления из них нежелательных примесей, ухудшающих качество топлива. [3]
Процессы получения жидких топлив из природного газа ( через смесь СО и Н2), газового конденсата, газов коксования с положительным результатом прошли испытания на пилотных установках, созданных на предприятиях Мингазпрома, Минхимпрома и Мин-нефтехимпрома. [4]
Основным источником получения жидких топлив является нефть, а изредка и продукты сухой перегонки углей и горючих сланцев, и лишь в отдельных случаях синтез углерода с водородом. [5]
Основным источником получения жидких топлив является нефть. Кроме этого, из нефти получаются также смазочные масла и некоторые другие продукты, служащие сырьем для ряда производств. [6]
Основным источником получения жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания является нефть. Сырая нефть, получаемая из недр земли, перерабатывается путем разделения ее ( разгонки) на фракции, выкипающие в различных интервалах температур. [8]
Основным источником получения жидкого топлива являются нефть, продукты сухой перегонки углей и горючих сланцев и лишь в отдельных случаях синтез углеводородов. Нефть представляет собой ископаемое топливо, состоящее из углеводородов с примесью кислородных, сернистых и азотистых соединений. Элементарный состав различных нефтей и нефтепродуктов почти одинаков. [9]
Основными способами получения жидких топлив из углей являются: деструктивная гидрогенизация, переработка смол полукоксования и синтез из горючих газов. [10]
Основным источником для получения жидкого топлива является нефть, из которой при прямой перегонке вырабатываются следующие продукты ( в вес. [11]
Основным источником для получения жидкого топлива является нефть, из которой при прямой перегонке вырабатываются следующие продукты ( в вес. [12]
Исходным сырьем для получения современных жидких топлив являются нефть, каменный уголь, сланцы, естественные газы и газы, образующиеся при термических и каталитических процессах переработки нефти и угля. Помимо выделения из нефти содержащихся в ней видов топлива в настоящее время разработан и осуществлен в промышленном масштабе ряд процессов по получению жидких топлив из продуктов, которые в своем составе не содержали фракций, соответствующих жидким топливам. Современные методы переработки позволяют не просто получать жидкие топлива, но дают возможность направлять процессы с целью получения топлив необходимого качества. [13]
Исходным сырьем для получения современных жидких топлив являются нефть, каменный уголь, сланцы, естественные газы и газы, образующиеся при переработке нефти и угля. Помимо прямой перегонки, в настоящее время разработан и осуществлен в промышленном масштабе ряд термических и каталитических процессов переработки нефти, которые позволяют не просто получать жидкие топлива, но дают возможность направлять процессы с целью получения топлив необходимого качества. [14]
Источник
