Способ окисления жидких углеводородов в барьерном разряде

Изобретение относится к способу окисления жидких углеводородов в барьерном разряде в плазмохимическом барботажном реакторе смесями кислорода с гелием, аргоном или азотом. Обычно используют гелий, аргон, азот в количестве от 20 до 80%. Как правило, окисление ведут в присутствии твердых добавок, в качестве которых используют оксиды алюминия, никеля, молибдена, меди или цеолитный катализатор ZSM-5, содержащий 1,2% Fe. Способ позволяет снизить энергетические затраты на окисление исходного углеводорода в барьерном разряде. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к окислению жидких углеводородов в барьерном электрическом разряде в гидроксильные и карбонильные соединения без разрушения углеродного скелета исходной молекулы. Полученные продукты могут использоваться в качестве промежуточных продуктов для органического и нефтехимического синтеза.

Известен способ проведения плазмохимических реакций с использованием барьерного разряда (патент №2118912, опубл. 20.09.1998 г.), однако получить таким способом жидкие углеводороды не удается.

Наиболее близким к предлагаемому способу является процесс окисления углеводородов кислородом в проточном газоразрядном реакторе с барьерным разрядом (патент России №2127248, опубл. 10.03.99 г.). Окисление углеводородов приводит к образованию гидроксильных и карбонильных соединений с тем же числом атомов углерода, что и в исходном соединении.

Основным недостатком данного способа является высокие энергетические затраты на превращение исходного углеводорода.

Задача изобретения - снижение энергетических затрат на окисление исходного углеводорода в барьерном разряде.

Технический результат достигается тем, что углеводороды окисляют в барботажном плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом кислородом воздуха, смесями кислорода с гелием, аргоном, азотом без и в присутствии твердых добавок Al2О3, Ni2O3, MoO3, CuCl2, цеолитного катализатора (ZSM-5+1.2% Fe).

В качестве исходных углеводородов используют н-гексан и циклогексан.

Во всех примерах температура стенок реактора 10°С, давление - 1.2 атм, амплитуда импульсов напряжения 28 кВ, частота повторения 50 Гц. Удельная энергия разряда - 2.8·10-2 Вт·ч·л-1.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Окисление н-гексана и циклогексана проводят кислородом воздуха. Энергозатраты на превращение н-гексана и циклогексана составляют 21.9 и 8.2 кВт·ч·кг-1 соответственно. Энегрозатраты и данные по составу продуктов в таблице 1.

Пример 2. Окисление н-гексана и циклогексана проводят кислородом по прототипу. Энергозатраты на превращение н-гексана и циклогексана составляют 29.2 и 16.6 кВт·ч·кг-1 соответственно. Состав продуктов и энергозатраты на превращение исходного углеводорода приведены в таблице 1.

Пример 3. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%). Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 4.0 кВт·ч·кг-1.

Пример 4. Окисление циклогексана проводят смесью Ar(50%)-02(50%). Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 4.7 кВт·ч·кг-1.

Пример 5. Окисление циклогексана проводят смесью N2(80%)-O2(20%). Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 8.0 кВт·ч·кг-1.

Пример 6. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии 0.7 мас.% MoO3. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.2 кВт·ч·кг-1.

Далее во всех примерах масса твердой добавки составляет 0.7 мас.% от массы углеводорода.

Пример 7. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии Ni2O3. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.1 кВт·ч·кг-1.

Пример 8. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии Al2О3. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.6 кВт·ч·кг-1.

Пример 9. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии CuCl2. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.2 кВт·ч·кг-1.

Пример 10. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии цеолитного катализатора ZSM-5+1.2% Fe. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.6 кВт·ч·кг-1.

Состав продуктов реакции и селективность их образования в примерах 3-10, как в примере 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет окислять жидкие углеводороды в присутствии добавок или без них в барботажном плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом кислородом воздуха, или смесями воздуха с инертными газами с малыми энергетическими затратами.

Таблица 1.
Состав продуктов окисления гексана и циклогексана и энергозатраты на превращение исходного углеводорода.
УглеводородПродуктыСодержание, мас.%Энергозатраты, кВт·ч·кг-1
Барботажный реакторПрототип Барботажный реактор, воздух Прототип, кислород
Пример 1Пример 2Пример 1Пример 2
ГексанГексаналь20.0022.06
Гексанон-3,24.2121.45
Гексанон-2
Гексанол-329.4727.4921.929.2
Гексанол-218.6419.90
Гексанол-17.667.74
ЦиклогексанЦиклогексанон 42.5347.66
Циклогексанол56.4452.118.216.6

Таблица 2.
Энергозатраты на превращение циклогексана в примерах 3-10.
Пример345678910
Энергозатраты, кВт·ч·кг-14.04.78.03.23.13.63.23.6

1. Способ окисления жидких углеводородов в плазмохимическом реакторе смесями кислорода с гелием, аргоном или азотом, отличающийся тем, что окисление проводят в барьерном разряде в барботажном реакторе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют гелий, аргон, азот в количестве от 20 до 80%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление ведут в присутствии твердых добавок, в качестве которых используют оксиды алюминия, никеля, молибдена, меди или цеолитный катализатор ZSM-5, содержащий 1,2% Fe.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области синтеза производных адамантана, конкретно к способу получения карбонилсодержащих производных адамантана общей формулы: где R1= Н, R2=H; r1=СН3, R2=H; R1=С2Н5, R2=H; R1=СН3, R2=СН3; R2=H, R2= Br; R1= СН2С(O)СН3, R2= H, взаимодействием 1-бромадамантана или его соответствующего алкилзамещенного гомолога, или 1,3-бромадамантана с изопропенилацетатом в присутствии катализатора AlBr3 в среде метиленхлорида в качестве растворителя, обеспечивающего повышенную активацию образующегося промежуточного комплекса /Ad+//AlBr4 -/, при температуре -10 - +5oС, при мольном соотношении реагентов бромадамантаны : изопропенилацетат : AlBr3 : метиленхлорид= 1: 2,1: (0,85-2,32): (17,4-30).

Изобретение относится к производным адамантана, а именно к новому способу получения карбонилсодержащих производных адамантана общей формулы где R2 = H; R1 = Н; R = СН3, t-C4H9, С6Н5; R2 = H; R1 = СН3; R = СН3, C2H5 ; R2 = CH3; R1 = СН3; R= i-С3Н7, которые являются полупродуктами для синтеза биологически активных веществ.

Изобретение относится к способу получения карбонильных соединений с числом атомов С2-С40 . .

Изобретение относится к области синтеза терпеноидных кетонов, а именно к усовершенствованному способу получения фитона, который может быть использован в синтезе витаминов Е и К.

Изобретение относится к области получения кислородсодержащих органических соединений - кетонов, непредельных спиртов и возможно альдегидов путем изомеризации С5-эпоксидов в присутствии гомогенного катализатора.
Изобретение относится к способу получения 1-фенил-1-(алкил)фенилацетона, являющегося полупродуктом для получения родентицидных препаратов 2-(-фенил--(алкил)фенилацетил)индандионов-1,3, в частности этилфенацина(алкил R = С2Н5) и изоиндана (алкил R = изо-C3H7), применяющихся для борьбы с грызунами.

Изобретение относится к получению низших кетонов жидкофазным дегидрированием вторичных спиртов в присутствии стационарного катализатора - металлического никеля, или активированного водородом никельсодержащего металла, или никеля на носителе в среде парафинов C12-C20, которые в процессе используют в качестве растворителя, обезвоживающего средства, среды для активации катализатора и теплоносителя.

Изобретение относится к способу получения кетонов, в частности к способу получения кетонов с помощью реакции сопряженных диолефинов и воды, а также к получаемым таким образом кетонам.
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 2-этилгексаналя - сырья для производства 2-этилгексановой кислоты и/или 2-этилгексанола. .

Изобретение относится к процессу гидроформилирования олефинов с использованием родиевого катализатора для получения альдегидов, содержащих 3-21 атомов углерода. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения карбонильных соединений (альдегидов и кетонов), которые находят широкое применение как ценные полупродукты тонкого и основного органического синтеза.
Изобретение относится к химической технологии, конкретно к усовершенствованному способу получения концентрата масляных альдегидов оксосинтезом. .

Изобретение относится к способу окисления жидких углеводородов в барьерном разряде в плазмохимическом барботажном реакторе смесями кислорода с гелием, аргоном или азотом

Наверх