Способ получения бензола

 

Использование: нефтехимическая промышленность. Сущность изобретения: продукт: бензол БФ C₆H₆. Реагент: метан или природный газ. Условия процесса: 630 - 700^oС, атмосферное давление, объемная скорость подачи сырья 1200 - 1600 ч^-1, катализатор состава, мас.%: никель 0,3 - 1,0, рений 0,15 - 0,5, γ -оксид алюминия - остальное. Катализатор предварительно обрабатывают воздухом при 700^oС 3 ч. затем продувают воздухом 0,25 ч и после сушки пропускают метан или природный газ. 1 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтехимическому синтезу, а именно к одностадийному способу получения бензола из чистого метана и/или природного газа. Цель изобретения увеличение выхода бензола и удешевление процесса за счет снижения себестоимости катализатора. Поставленная цель достигается тем, что получение бензола из метана осуществляют на алюморениевом катализаторе, содержащем никель, при следующем содержании компонентов, мас. Ni 0,3-1,0; Re 0,15-0,5; γ Al₂O₃ остальное. Процесс проводят при температуре 630-700^оС, атмосферном давлении с объемной скоростью подачи метана 1400 ± 200 ч^-1. Получение бензола из метана и/или природного газа на указанном катализаторе позволяет повысить выход бензола и устраняет использование дорогого драгметалла платины при синтезе катализатора дегидросилогексамеризации метана. Следует отметить, что предлагаемый способ позволяет вовлечь в процесс получения бензола и примеси углеводородов С₂-С₆, содержащихся в природном газе. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Опыты проводят со стационарным слоем катализатора. Для этого в реактор загружают 5 см³ катализатора сферической формы диаметром шарика 1,25-1,5 мм, который подвергают обработке воздухом при 700^оС в течение 3 ч, затем продувают азотом в течение 0,25 ч и после осушки пропускают метан или природный газ. Процесс проводят при атмосферном давлении, объемной скорости 1400±200 ч^-1 и температуре 630-700^оС. После завершения опыта для удаления продуктов коксоотложения катализатор обрабатывают воздухом при температуре 630-700^оС в течение 0,5-1 ч. При такой обработке катализатора воздухом, продукты коксоотложения полностью удаляются из него в виде углекислого газа и воды. Анализ исходных газов (метана или природного газа), а также продуктов их превращения осуществляется хроматографически. Катализатор, используемый для получения бензола, готовят по следующей методике. При 750^оС прокаливают в течение 5 ч γ Al₂O₃, а затем пропитывают растворами хлорида никеля (NiCl₂) и ренната аммония (NH₄ReO₄), взятыми в количествах, необходимых для пропитки, выпаривают и сушат в течение 48 ч при 80 и 200^оС, после чего прокаливают при 750^оС в течение 6 ч. На чертеже изображена лабораторная проточная установка с реактором, изготовленным из кварца, для проведения процесса дегидроциклогексамеризации метана (природного газа). Метан (или природный газ) по линии 1 метана пропускают через барботер 2, заполненный 20%-ным раствором NaOH, предназначенным для улавливания из природного газа примесей сернистых соединений. Далее метан дозируют вентилем 3 тонкой регулировки и через реометр 4 и осушительные колонки 5 и 6, заполненные цеолитом NaX и силикагелем, подают в реактор 7. Опыты проводят в кварцевом реакторе, при этом контроль и регулирование температуры осуществляется автоматически прибором 8. Контактный газ охлаждают в холодильнике 9, а несконденсировавшиеся продукты собирают в газометре 10. Воздух, используемый для регенерации закоксованного катализатора и его активации перед опытами, подают на установку по линии 11 с помощью вентиля 12 тонкой регулировки через реометр 13 и осушительную колонку 14, заполненную силикагелем. Азот, подаваемый на установку для продувки катализатора, по линии 15 проходит через вентиль 16 тонкой регулировки, реометр 17 и осушительные колонки 5 и 6, а затем поступает в реактор. Для переключения с одной линии на другую используют трехвходовые краны 18 и 19. Образующийся в большом количестве водород может быть использован в таких процессах нефтепереработки, как гидрирование, гидрокрекинг, гидроочистка, риформинг и другие, т.е. является дополнительным источником водорода. Непрореагировавший метан после отделения от водорода и бензола, может вновь рециркулирован в процесс или использоваться как самостоятельное топливо. Основные результаты способа получения бензола из метана подтверждаются следующими примерами. П р и м е р 1. В реактор помещают приготовленный по указанной методике катализатор состава, мас. Ni 0,3; Re 0,5; γ Al₂O₃ 99,2, который подвергают обработке воздухом при 680^оС в течение 1,5 ч, затем продувают азотом в течение 0,25 ч и пропускают метан чистотой 99,3% Процесс проводят при атмосферном давлении, объемной скорости 1400 ч^-1 и температуре 680^оС. В период стабильной работы катализатора от 15 до 30-120 мин степень превращения достигает 25,6% Баланс полученных продуктов, мас. бензол 15,9; водород 5,1; продукты отложения (ПО) остальное. П р и м е р 2. Отличается от примера 1 тем, что процесс ведут при участии катализатора состава, мас. Ni 0,7; Re 0,15; γ Al₂O₃ 99,15, при температуре 630^оС и объемной скорости подачи метала 1200 ч^-1. Степень превращения составляет 22,4% Баланс полученных продуктов, мас. бензол 14,8; водород 5,4; ПО остальное. П р и м е р 3. Отличается от примера 1 тем, что процесс ведут при участии катализатора состава, мас. Ni 0,5; Re 0,5; γ Al₂O₃ 99,0, при температуре 700^оС, объемной скорости подачи метала 1600 ч^-1. Степень превращения составляет 28,8% Баланс полученных продуктов, мас. бензол 14,8; водород 5,4; ПО остальное. П р и м е р 4. Отличается от примера 1 тем, что процесс ведут при участии катализатора состава, мас. Ni 1,0; Re 0,3; γ Al₂O₃ 98,7% Степень превращения составляет 25,8% Баланс полученных продуктов, мас. бензол 14,9; водород 5,2; ПО остальное. П р и м е р 5. Отличается от примера 1 тем, что процесс ведут при подаче природного газа, содержащего насыщенные алифатические углеводороды С₂-С₆ (11,2%). Результаты реализации способа представлены в таблице. Результаты примера 5 показывают, что реализация способа позволяет вовлекать метан, содержащийся в природном газе, в процесс получения бензола с высоким выходом. При этом в процессе вовлекаются и примеси высших алифатических углеводородов, содержащихся в природном газе. Ниже приводятся примеры с запредельными значениями компонентов катализатора. П р и м е р 6 (сравнительный). Аналогично примеру 1 процесс ведут при участии катализатора состава, мас. Ni 1,1; Re 0,5; γ Al₂O₃ 98,0. Степень превращения составляет 29,4% Баланс полученных продуктов, мас. бензол 10,7; водород 8,8; ПО остальное. П р и м е р 7 (сравнительный). Аналогично примеру 1 процесс ведут при участии катализатора состава, мас. Ni 0,15; Re 0,5; γ Al₂O₃ 99,35. Степень превращения составляет 197% Баланс полученных продуктов, мас. бензол 10,8, водород 3,8; углеводороды состава С₂-С₃ остальное. Результаты примеров 6-7 показывают, что рост содержания никеля в катализаторе до 1,5 мас. приводит к резкому снижению выхода бензола при повышении общей конверсии метана, в то же время понижение концентрации никеля до 0,15 мас. приводит к снижению общей конверсии метана при росте селективности по целевому продукту. В обеих примерах 6-7 общий выход бензола находится в пределах способа, принятого за прототип, и поэтому эти значения концентрации никеля отнесены к запредельным значениям. Результаты реализации предлагаемого способа получения бензола из метана и/или природного газа, описанные в примерах 1-5 показывают, что в отличие от прототипа устраняется необходимость использовать драгметалл платину благодаря ее замене в алюморениевом катализаторе дешевым никелем в количестве 0,3-1,0 мас. При этом превращение метана достигает 22,4-28,8% что выше на 4% по сравнению с прототипом. Выход бензола составляет 14,6-15,9% против 10-14,4% в прототипе.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЛА путем контактирования метана или природного газа при температуре 650 - 700^oС с предварительно обработанным кислородом воздуха при нагревании катализатором, содержащим металл VIII группы, рений и γ -оксид алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода бензола и удешевления процесса, используют катализатор, содержащий в качестве металла VIII группы никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: Никель - 0,3 - 1,0 Рений - 0,15 - 0,5 Оксид алюминия - Остальное 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут при объемной скорости подачи исходного сырья 1200 - 1600 ч^-1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---