Способ преобразования этана в ароматические углеводороды

Номер патента: 24491

Опубликовано: 30.09.2016

Авторы: Мадгавкар Аджай Мадхав, Лауритзен Анн Мари

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения ароматических углеводородов, включающий:

(a) контактирование этана с катализатором дегидроароматизации, который содержит:

(1) от 0,01 до 0,05 мас.% платины в расчете на металлическую платину,

(2) количество галлия, равное или большее по массе, чем количество платины,

где количество галлия составляет не более 1 мас.% галлия в расчете на металлический галлий;

(3) от 10 до 99,9 мас.% алюмосиликата и

(4) связующее вещество; и

(b) сбор продукта со стадии (а) и отделение и извлечение ароматических С6+-углеводородов.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий:

(c) извлечение метана и водорода.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий:

(d) рециркуляцию С2-5-углеводородов на стадию (а) для повторного использования.

4. Способ по п.1, в котором реактор содержит слой частиц катализатора и этан проходит через указанный слой.

5. Способ по п.4, в котором реактор выбирают из реакторов с неподвижным слоем, с подвижным слоем и с псевдоожиженным слоем.

6. Способ по п.1, в котором время контакта этана составляет от 0,1 с до 1 мин.

7. Способ по п.1, в котором реакцию проводят при 550-730°С и 0,01-1,0 МПа.

8. Способ по п.1, в котором катализатор содержит не более 0,5 мас.% галлия в расчете на металлический галлий.

9. Способ по п.1, в котором количество алюмосиликата составляет от 30 до 99,9 мас.%.

10. Способ по п.1, в котором алюмосиликат имеет молярное отношение диоксида кремния к триоксиду алюминия в диапазоне от 20 до 80.

11. Способ по п.1, в котором алюмосиликат представляет собой цеолит, предпочтительно преобразованный в Н+-форму.

12. Способ по п.11, в котором цеолит выбирают из группы, состоящей из ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23 и ZSM-35.

13. Катализатор, содержащий:

(a) от 0,01 до 0,05 мас.% платины в расчете на металлическую платину,

(b) количество галлия, равное или большее по массе, чем количество платины,

где количество галлия составляет не более 1 мас.% галлия в расчете на металлический галлий,

(c) от 10 до 99,9 мас.% алюмосиликата и

(d) связующее вещество.

14. Катализатор по п.13, где катализатор содержит количество галлия, не превышающее 0,5 мас.%.

15. Катализатор по п.13, где количество алюмосиликата составляет от 30 до 99,9 мас.%, предпочтительно имеющий молярное отношение диоксида кремния к триоксиду алюминия, равное от 20 до 80, наиболее предпочтительно являющийся цеолитом.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭТАНА В АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ В изобретении представлен способ получения ароматических углеводородов, который включает (а) контактирование этана с ароматическим катализатором дегидроароматизации, который содержит от 0,005 до 0,1 мас.% платины, количество галлия, которое равно количеству платины или превосходит его, от 10 до 99,9 мас.% алюмосиликата и связующее вещество, и (b) отделение метана,водорода и С 2-5-углеводородов от продуктов реакции стадии (а), производя ароматические продукты реакции, включающие бензол. Лауритзен Анн Мари, Мадгавкар Аджай Мадхав (US) Медведев В.Н. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов из этана. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу дегидроароматизации для увеличения получения бензола и/или ароматических соединений из этана. Предпосылки создания изобретения Существует прогноз мирового дефицита бензола, необходимого для получения ключевых нефтехимических продуктов, таких как стирол, фенол, нейлон, полиуретаны и др. Обычно бензол и другие ароматические углеводороды получают, отделяя фракцию сырья, богатую ароматическими соединениями,такими как продукты реформинга, полученные в процессе каталитического реформинга и пиролиза легких дистиллятов нефти, производимых крекингом нефти, от неароматических углеводородов, применяя процесс экстракции растворителями. В попытке удовлетворить растущий всемирный спрос на бензол и другие ароматические соединения, многие ученые в промышленности и в академических учреждениях в течение нескольких десятилетий работают над созданием катализаторов и способов получения легких ароматических соединений(бензола, толуола, ксилолов или ВТХ (собирательно бензол, толуол и ксилол из выгодного в ценовом отношении легкого парафинового (C1-C4) сырья. Прототипы катализаторов, созданных для такого применения, обычно содержат кислотный цеолитный материал, такой как ZSM-5, и не менее одного металла, такого как Pt, Ga, Zn, Mo и т.п., для предоставления дегидрогенизационной функции. Например, патент США 7186871 описывает способ ароматизации низших алканов с применением Pt/ZSM-5 в качестве катализатора. В этом патенте представлены данные по ароматизации пропана на различных катализаторах Pt/ZSM-5, причем результаты показывают, что активность и селективность в отношении ВТХ увеличиваются по мере повышения уровня Pt в катализаторе от 0,06 до 0,33 мас.%. Другой пример: в патенте США 4350835 описан способ получения ароматических соединений из сырья, содержащего этан, с применением Ga-содержащего цеолитного катализатора, который может относиться к типу ZSM-5. Этот последний патент сообщает, что содержание Ga в катализаторе может варьировать от 0,05 до 10 мас.%,предпочтительно от 0,5 до 5 мас.%. Ароматизация этана и других низших алканов термодинамически выгодна при высокой температуре и низком давлении без добавления водорода к сырью. К сожалению, эти же технологические условия способствуют и быстрой дезактивации катализатора вследствие образования нежелательных отложений поверхностного коксового нагара, который блокирует доступ к активным центрам. Для многих способов переработки углеводородов одним из подходов к уменьшению степени снижения эффективности катализатора, обусловленного коксованием, является увеличение загрузки металла в катализатор в попытке стимулировать более быстрый процесс гидрогенизации/расщепления молекул предшественников кокса на поверхности. Другой подход включает введение добавок, таких как фосфат или редкие земли, для снижения поверхностной кислотности до ее умеренного уровня и уменьшения скорости коксования в реакционных условиях. Эти подходы применимы для технологических процессов,в которых слой катализатора является неподвижным или медленно движущимся и среднее время пребывания частицы катализатора в реакционной зоне между процедурами регенерации (стадиями выжигания кокса) является относительно долгим (не менее нескольких дней); см., например, патенты США 4855522 и 5026937, которые для ароматизации низших алканов описывают катализаторы типа ZSM-5 с Ga в качестве промотора, дополнительно содержащие либо редкоземельный металл, либо содержащий фосфор глинозем соответственно. Еще один подход к тому, чтобы обойти эту проблему, состоит в разработке такого способа ароматизации низших алканов, при котором катализатор находится в реакционных условиях относительно недолго (менее суток), прежде чем его подвергают выжиганию коксового нагара и/или другой обработке(одной или более) для восстановления всей исходной каталитической активности или ее части. Примером такого способа является технологическая схема, в которой применяют два или более параллельных реакторов, содержащих неподвижные или стационарные слои катализатора, в которой в любой данный момент времени по меньшей мере один реактор выведен из основного процесса для регенерации катализатора, тогда как другой(ие) реактор(ы) в ароматизационных условиях перерабатывает(ют) вводимые низшие алканы для получения ароматических соединений. В другом примере такого способа применяют псевдоожиженный слой катализатора, в котором частицы катализатора быстро и непрерывно циклически перемещаются между реакционной зоной, где происходит ароматизация, и зоной регенерации, где накопившийся коксовый нагар выжигают для восстановления активности. Например, патент США 5053570 описывает способ с псевдоожиженным слоем для преобразования смесей низших парафинов в ароматические соединения. Требования к оптимальной эффективности катализатора в способе, использующем относительно короткий период пребывания катализатора под воздействием реакционных условий между каждой регенерационной обработкой, как в способе с псевдоожиженным слоем, могут отличаться от требований к эффективности катализатора в способах, основанных на применении неподвижных или подвижных слоев, которые требуют более долгого времени пребывания катализатора под воздействием реакционных условий между регенерационными обработками. Конкретно, в способах с короткими временами воздей-1 024491 ствия на катализатор, важно, чтобы катализатор не проявлял избыточной начальной крекинговой или гидрогенизационной активности, которая могла бы преобразовывать слишком много вводимого сырья в нежелательные, менее ценные побочные продукты, такие как метан. Некоторые металлы, такие как Pt, которые являются очень подходящими для катализирования реакций дегидрогенизации, необходимых для ароматизации, могут также в определенных обстоятельствах проявлять нежелательную гидрогенизационную активность, которая ведет к избыточному получению метана из высших углеводородов. Включение в каталитическую композицию второго металла, инертного или менее активного, помогающего подавить гидрогенизационную активность первого, более активного металла, применяют в крупномасштабном коммерческом каталитическом реформинге нефтепродуктов, в котором С 5-С 12-парафины и нафтены преобразуют в ароматические соединения с катализаторами, которые преимущественно являются биметаллическими и нанесенными на глиноземные подложки,обработанные хлоридными промоторами. Как указано в обзорной статье С.A. Querini, посвященной каталитическому реформингу нефтепродуктов, опубликованной на с. 1-56 6-го тома Encyclopedia of Catalysis (I.T. Horvath, ed.; published by John WileySons, Inc., Hoboken, New Jersey, USA, 2003), эти катализаторы обычно содержат Pt с другим металлом, таким как Re (в сульфидированной форме) или Sn. Наряду с другими эффектами, эти вторые металлы могут взаимодействовать с Pt, снижая гидрогенизационную активность, тем самым уменьшая скорость нежелательного образования метана. Эти Pt/Re- и Pt/Sn-катализаторы, нанесенные на глиноземные подложки, обработанные хлоридными промоторами, широко применяют в полурегенеративных (с неподвижным слоем) и непрерывных (с подвижным слоем) реформерах лигроина, соответственно и их составы оптимизированы для относительно долгого времени воздействия реакционных условий на катализатор между регенерационными обработками. Среднее время пребывания в реакционной зоне между регенерационными обработками составляет от нескольких дней в реакторах с подвижным слоем до 1-2 лет в реакторах с неподвижным слоем. Согласно вышеуказанной статье Querini, типичные уровни Pt и Sn в Pt/Sn-катализаторах реформинга лигроина составляют для каждого из этих металлов 0,3 мас.%. При ароматизации низших алканов такие катализаторы, в которых обычно отсутствует сильнокислотный цеолитовый компонент, работают неудовлетворительно. Было бы выгодно предоставить способ дегидроароматизации легких углеводородов, который можно проводить в условиях, термодинамически выгодных для ароматизации легких алканов, как описано выше, который предоставляет относительно короткое время воздействия реакционных условий на катализатор, при котором среднее время пребывания частицы катализатора в реакционной зоне между регенерационными обработками может составлять от 0,1 с до 30 мин в реакторе с псевдоожиженным слоем и от нескольких часов до недели в реакторах с подвижными и неподвижными слоями и при котором состав катализатора оптимизирован для снижения избыточного начального получения менее желательных побочных продуктов, таких как метан. Сущность изобретения Настоящее изобретение предоставляет способ получения ароматических углеводородов, который включает:(a) контактирование этана с катализатором дегидроароматизации, при котором время контакта этана (среднее время пребывания данной молекулы этана в реакционной зоне при реакционных условиях) составляет предпочтительно от 0,1 с до 1 мин, наиболее предпочтительно от 1 до 5 с, предпочтительно при 550-730 С и 0,01-1,0 МПа, причем указанный катализатор содержит:(1) от 0,005 до 0,1 мас.% платины в расчете на металл, предпочтительно от 0,01 до 0,05 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,02 до 0,05 мас.%,(2) количество галлия, которое равно количеству платины или превышает его, предпочтительно не более 1 мас.%, наиболее предпочтительно не более 0,5 мас.%;(3) от 10 до 99,95 мас.% алюмосиликата, предпочтительно цеолита, в расчете на алюмосиликат,предпочтительно от 30 до 99,9 мас.%, предпочтительно выбранного из группы, состоящей из ZSM-5,ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23 или ZSM-35, предпочтительно преобразованного в Н+-форму, предпочтительно имеющего молярное отношение SiO2/Al2O3 в диапазоне от 20:1 до 80:1; и(4) связующее вещество, предпочтительно выбранное из кремнезема, глинозема и их смесей;(b) сбор продукта со стадии (а) и отделение и извлечение ароматических С 6+-углеводородов;(d) необязательно, рециркуляцию С 2-5-углеводородов на стадию (а) для повторного использования. Реакторная система может включать один или более реакционных сосудов, камер или зон, расположенных параллельно или в сериях, в которых происходит контакт между частицами катализатора и этансодержащим сырьем. Реакторные сосуды, камеры или зоны (единичные или множественные) могут быть с неподвижным слоем катализатора (т.е. с параллельными слоями), медленно движущимся слоем катализатора или псевдоожиженным слоем. В предпочтительном варианте осуществления применяют реактор с псевдоожиженным слоем. Способ оптимизируют для минимизации среднего времени пребывания частицы катализатора, сохраняя селективность и степень конверсии. Среднее время пребывания частицы катализатора - это среднее количество времени, в течение которого частица катализатора нахо-2 024491 дится в зоне активной реакции с этаном между регенерациями. Катализаторы согласно настоящему изобретению - с более низкими уровнями сильного дегидрогенерирующего металла (предпочтительно Pt) с потенциально сильной крекинговой активностью, комбинированные с галлием, который имеет меньшую дегидрогенерирующую активность, чем Pt, но который также может подавлять реакции нежелательного крекинга - разработаны для того, чтобы ограничить начальную крекинговую активность, не жертвуя общей активностью и селективностью в отношении ароматических соединений, требуемых для коммерчески рентабельных скоростей получения бензола и других ароматических соединений. Подробное описание изобретения Настоящее изобретение представляет собой способ получения ароматических углеводородов, который включает приведение углеводородного сырья, содержащего не менее 50 мас.% этана или других С 2 углеводородов, в контакт с композицией катализатора дегидроароматизации, подходящей для стимулирования реакции этана в ароматические углеводороды, такие как бензол, при температуре от 550 до 730 С и давлении от 0,01 до 1,0 МПа. Главными желательными продуктами способа согласно настоящему изобретению являются бензол, толуол и ксилол. Углеводороды в сырьевом материале могут представлять собой этан, этилен или их смесь. Предпочтительно большую часть сырьевого материала составляет этан и от 0 до 20 мас.% сырьевого материала может составлять этилен, предпочтительно от 5 до 10 мас.%. Сырьевой материал может дополнительно содержать до 40 мас.% других углеводородов с открытой цепью, содержащих от 3 до 8 углеродных атомов, в качестве сореактантов. Конкретными примерами таких дополнительных сореактантов являются пропан, пропилен, н-бутан, изобутан, н-бутены и изобутен. Углеводородный сырьевой материал предпочтительно содержит не менее 60 мас.% С 2-углеводородов, более предпочтительно не менее 70 мас.%. В настоящем документе сырье для реакции часто для удобства называют этаном, но это означает включение всех других углеводородных материалов, названных выше, если их присутствие необходимо или желательно. В предпочтительном варианте осуществления реактор включает зону, сосуд или камеру, содержащую частицы катализатора, через которые протекает этансодержащий сырьевой материал и где происходит реакция. Реакторная система может содержать неподвижный, подвижный или псевдоожиженный слой катализатора. Затем реакционные продукты могут вытекать из слоя и могут быть собраны. Затем реакционные продукты отделяют и извлекают ароматические С 6+-углеводороды. Необязательно извлекают метан и водород, и необязательно С 2-5-углеводороды направляют на стадию (а) для повторного использования. Реактор с неподвижным слоем представляет собой реактор, в котором катализатор стационарно остается в реакторе и частицы катализатора находятся в сосуде, обычно в вертикальном цилиндре, а реактанты и продукты проходят через стационарный слой. В реакторе с неподвижным слоем частицы катализатора удерживаются на месте и не перемещаются относительно фиксированной системы координат. Реактор с неподвижным слоем может быть адиабатическим однослойным многотрубчатым, окруженным теплообменной жидкостью, или адиабатическим многослойным с внутренним теплообменом и др. Реакторы с неподвижным слоем также называют реакторами с уплотненным слоем. Реакторы с неподвижным слоем предоставляют превосходный контакт газа с твердыми веществами. Конфигурация реактора с неподвижным слоем может включать не менее двух отдельных неподвижных слоев в разных зонах, так что по меньшей мере один слой может быть в активной операции в реакционных условиях, когда в другом слое (одном или более) может проводиться регенерация катализатора. В реакторе с подвижным слоем сила тяжести заставляет двигаться частицы катализатора, сохраняя их положения относительно друг друга. Слой движется относительно стенки сосуда, в котором он содержится. Реактанты могут двигаться через этот слой в том же направлении, в противотоке или в поперечном направлении. Предпочтительным является поршневой режим потока. Движущийся слой предоставляет возможность непрерывно или прерывистым образом удалять частицы катализатора, так что их можно регенерировать вне реактора, а позже снова вводить в контур. Таким образом, применять движущийся слой выгодно тогда, когда катализатор имеет короткий период активности и его можно непрерывно регенерировать. Реактор с подвижным слоем может состоять по меньшей мере из одного поддона, а также поддерживающих средств для одного или более слоев катализатора. Поддерживающие средства могут быть проходимыми для газа и непроходимыми для частиц катализатора. Реактор с псевдоожиженным слоем представляет собой тип реактора, который можно применять для проведения разнообразных многофазных химических реакций. В реакторе этого типа газ проходит через дисперсный катализатор при скоростях, достаточно высоких для поддержания твердого вещества в подвешенном состоянии, в результате чего оно ведет себя как жидкость. Частицы катализатора могут поддерживаться пористой пластиной. Газ может нагнетаться вверх через пористую пластину и через твердый материал. При низких скоростях газа твердые вещества остаются на месте при прохождении газа через пустоты в материале. По мере возрастания скорости газа реактор достигает состояния, когда сила потока, действующая на твердые вещества, становится достаточной для уравновешивания веса твердого материала, а выше этой скорости содержимое реакторного слоя начинает расширяться и завих-3 024491 ряться очень похоже на емкость с перемешиваемой или кипящей водой. Реактор с псевдоожиженным слоем является предпочтительным для применения в настоящем изобретении, так как он предоставляет однородное перемешивание частиц, однородные градиенты температур и возможность работы реактора в непрерывном состоянии. Катализатор покидает реакционную зону вместе с продуктами реакции; перед повторным использованием в реакционной зоне его отделяют для регенерирования. Время контакта этана может быть в диапазоне от 0,1 с до 1 мин. Время контакта этана представляет собой среднее количество времени, в течение которого одна молекула сырьевого этана находится в реакционной зоне. Предпочтительное время контакта этана составляет от 1 до 5 с. Более длительные времена контакта менее желательны, т.к. они имеют тенденцию допускать вторичные реакции, которые ведут к менее желательным побочным продуктам, таким как метан, и снижают селективность в отношении бензола и/или общего количества ароматических соединений. Катализатор содержит от 0,005 до 0,1 мас.% платины в расчете на металл. Платина высоко активна в отношении катализа реакции дегидроароматизации, и лучше всего, если ее концентрация в катализаторе не превышает 0,1 мас.%, поскольку в противном случае производится слишком много метана. В одном варианте осуществления применяют от 0,01 до 0,05 мас.% платины, предпочтительно применяют от 0,02 до 0,05 мас.% платины. Таким образом, получают высокую эффективность с относительно низкими количествами металлов в катализаторе. Второй металл, а именно галлий (Ga), представляет собой существенный компонент катализатора согласно настоящему изобретению. Ga помогает подавлять нежелательную каталитическую активность,которая ведет к получению менее ценного метанового побочного продукта, приводя к улучшению селективности в отношении бензола и всех ароматических соединений без излишнего снижения общего уровня преобразования этана и получения ароматических соединений. Для настоящего изобретения количество Ga, по массе, в композиции катализатора может быть равным или большим, чем количество Pt, в расчете на металл. В одном варианте осуществления можно примерять не более 1 мас.% галлия. Предпочтительно применяют не более 0,5 мас.%, наиболее предпочтительно не более 0,3 мас.%. Катализатор также содержит от 10 до 99,9 мас.% одного или более из алюмосиликатных материалов, предпочтительно от 30 до 99,9 мас.%, в расчете на алюмосиликат(ы). Алюмосиликаты предпочтительно имеют молярное отношение диоксида кремния к триоксиду алюминия в диапазоне от 20 до 80. Алюмосиликаты могут предпочтительно представлять собой цеолиты, имеющие структуру типа MFI илиMEL, и могут представлять собой ZSM-5, ZSM-8, ZSM-11, ZSM-12 или ZSM-35. Цеолит или смесь цеолитов предпочтительно преобразуют в Н+-форму для предоставления достаточной кислотности, чтобы способствовать катализу реакции дегидроароматизации. Это может быть достигнуто посредством прокаливания аммонийной формы цеолита в воздухе при температуре не ниже 400 С. Связующий материал служит цели совместного удерживания индивидуальных кристаллических частиц цеолита для поддержания общего размера частиц катализатора в диапазоне, оптимальном для работы в режиме псевдоожиженного слоя, или для предотвращения слишком большого падения давления при работе с неподвижным или подвижным слоем. Связующее вещество может быть выбрано из группы,состоящей из глинозема, кремнезема, глинозема с кремнеземом, различных глинистых материалов, таких как каолин, или их смесей. Предпочтительно они могут включать аморфные неорганические оксиды гамма-глинозема, кремнезем, кремнезем с глиноземом или их смесь. Наиболее предпочтительно, если в качестве связующего вещества применяют глинозем и/или кремнезем. Кристаллический алюмосиликат, содержащий платину, такой как ZSM-5, можно синтезировать, получая алюмосиликат, содержащий алюминий и кремний в своей структуре, осаждая платину на этом алюмосиликате и затем прокаливая этот алюмосиликат. Посредством такой же процедуры можно добавлять и галлий - как до добавления платины, так и одновременно с ней или после нее. Металлы можно добавлять любым общеизвестным способом добавления металлов к таким структурам, включая введение в структуру алюмосиликата при синтезе кристалла или введение в уже синтезированную кристаллическую структуру посредством последующего ионного обмена, или посредством разнообразных способов импрегнирования, известных специалистам в данной области техники. Платину и галлий можно вводить одним и тем же способом или разными способами. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения поток исходного этана вводят в реактор дегидроароматизации. Затем этот поток сырья контактирует с частицами катализатора в течение заранее заданного периода времени. Продукты реакции покидают реактор и переносятся в сепаратор. Сепаратор удаляет ароматические продукты и главные побочные продукты, метан и водород, которые предпочтительно можно извлекать, и удаляет побочные С 2-5-продукты и непрореагировавший этан, который необязательно можно направлять в реактор дегидроароматизации для повторного использования. Примеры Нижеследующий пример является только иллюстративным, он не предполагает ограничения объема настоящего изобретения. Пример. Катализаторы А-Н получали на образцах экструдатного материала, содержащего 80 мас.% цеолитаCBV 3014E ZSM-5 (с молярным отношением SiO2:Al2O3, равным 30:1, доступным от Zeolyst International) и 20 мас.% глиноземного связующего вещества. Прежде чем их применяли для получения катализатора,образцы экструдата прокаливали в воздухе при 425 С для удаления остаточной влаги. Металлы осаждали на 25-50-г образцах вышеуказанного экструдата ZSM-5 с глиноземом, сначала смешивая соответствующие количества запасных растворов нитрата тетрааминплатины и нитрата галлия(III), разбавляя эту смесь деионизованной водой до объема, достаточного только для заполнения пор экструдата, и пропитывая экструдат этим раствором при комнатной температуре и атмосферном давлении. Пропитанные образцы состаривали при комнатной температуре в течение 2-3 ч и затем сушили в течение ночи при 100 С. Для определения платины и галлия в каждом катализаторе образец катализатора прокаливали при 550 С для удаления остаточной влаги, регистрируя процент потерь при прокаливании (LOI). Известную массу необработанного размолотого катализатора, с поправкой на процент LOI, разлагали, применяя микроволновое разложение в закрытом сосуде с использованием азотной, хлористоводородной и фтористоводородной кислот. Раствор разбавляли до известного объема деионизованной водой и затем анализировали на указанные металлы посредством прямо связанного плазменного эмиссионного анализа. Результаты даны в м.д. или в процентах по массе в расчете на массу образца катализатора, прокаленного при 550 С. Катализаторы, изготовленные на экструдате ZSM-5 с глиноземом, испытывали в их собственном виде, без дробления. Для каждого испытания эффективности партию катализатора объемом 15 см 3 загружали в кварцевую трубку (с внутренним диаметром, равным 1,40 см) и помещали в трехзонную печь,соединенную с автоматической системой потока газа. До испытания эффективности все партии катализаторов подвергали предварительной обработке следующим образом:(a) прокаливали с воздухом при 60 л/ч, повышая температуру стенки реактора от 25 до 510 С в течение 12 ч, выдерживали при 510 С в течение 4-8 ч, затем в течение 1 ч проводили дальнейшее повышение температуры от 510 до 630 С, после чего выдерживали при 630 С в течение 30 мин;(b) продували азотом при 60 л/ч, 630 С в течение 20 мин;(c) восстанавливали водородом при 60 л/ч и 630 С в течение 30 мин. В конце предварительной обработки вводили 100% сырьевого материала этана при 15 л/ч (часовая объемная скорость газа (GHSV), равная 1000), атмосферном давлении и температуре стенки реактора,поддерживаемой при 630 С. Отбирали пробы выходящего потока, которые анализировали посредством онлайновой газохроматографической системы через 2 мин после добавления этанового сырья. Основываясь на данных о составе, полученных газохроматографическим анализом, рассчитывали начальную конверсию этана и значения селективности по углеводородным продуктам, применяя следующие формулы: конверсия этана, % = 100(100 - мас.% этана в выходящем потоке)/(мас.% во вводимом материале); селективность по углеводородному продукту Y (отличному от этана) = 100(моли углерода в количестве образованного продукта Y)/(моли углерода в количестве прореагировавшего этана). При расчете селективности полагали, что ароматические C9+-соединения имеют среднюю молекулярную формулу C10H8 (нафталин). Проанализированные уровни платины и галлия и данные о начальной эффективности ароматизации для катализаторов А-Н, полученных и испытанных так, как описано выше, представлены в таблице. Данные в таблице указывают, что низкоплатиновые Pt/Ga/ZSM-5 катализаторы B-F согласно настоящему изобретению предоставляют лучшее начальное подавление получения метана и более высокую селективность в отношении бензола и всех ароматических соединений в условиях ароматизации этана, чем катализаторы A, G и Н, в которых уровни Pt и/или Ga находятся вне диапазонов, принятых в настоящем изобретении. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения ароматических углеводородов, включающий:(1) от 0,01 до 0,05 мас.% платины в расчете на металлическую платину,(2) количество галлия, равное или большее по массе, чем количество платины,где количество галлия составляет не более 1 мас.% галлия в расчете на металлический галлий;(b) сбор продукта со стадии (а) и отделение и извлечение ароматических С 6+-углеводородов. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий:(d) рециркуляцию С 2-5-углеводородов на стадию (а) для повторного использования. 4. Способ по п.1, в котором реактор содержит слой частиц катализатора и этан проходит через указанный слой. 5. Способ по п.4, в котором реактор выбирают из реакторов с неподвижным слоем, с подвижным слоем и с псевдоожиженным слоем. 6. Способ по п.1, в котором время контакта этана составляет от 0,1 с до 1 мин. 7. Способ по п.1, в котором реакцию проводят при 550-730 С и 0,01-1,0 МПа. 8. Способ по п.1, в котором катализатор содержит не более 0,5 мас.% галлия в расчете на металлический галлий. 9. Способ по п.1, в котором количество алюмосиликата составляет от 30 до 99,9 мас.%. 10. Способ по п.1, в котором алюмосиликат имеет молярное отношение диоксида кремния к триоксиду алюминия в диапазоне от 20 до 80. 11. Способ по п.1, в котором алюмосиликат представляет собой цеолит, предпочтительно преобразованный в Н+-форму. 12. Способ по п.11, в котором цеолит выбирают из группы, состоящей из ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12,-6 024491(a) от 0,01 до 0,05 мас.% платины в расчете на металлическую платину,(b) количество галлия, равное или большее по массе, чем количество платины,где количество галлия составляет не более 1 мас.% галлия в расчете на металлический галлий,(c) от 10 до 99,9 мас.% алюмосиликата и(d) связующее вещество. 14. Катализатор по п.13, где катализатор содержит количество галлия, не превышающее 0,5 мас.%. 15. Катализатор по п.13, где количество алюмосиликата составляет от 30 до 99,9 мас.%, предпочтительно имеющий молярное отношение диоксида кремния к триоксиду алюминия, равное от 20 до 80,наиболее предпочтительно являющийся цеолитом.

МПК / Метки

МПК: C07C 15/06, B01J 29/44, B01J 29/74, B01J 29/68, C07C 2/76, C07C 15/04, C07C 15/08, C07C 15/02

Метки: преобразования, углеводороды, ароматические, способ, этана

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-24491-sposob-preobrazovaniya-etana-v-aromaticheskie-uglevodorody.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ преобразования этана в ароматические углеводороды</a>

Похожие патенты