Каталитические свойства La-Zr-содержащих цеолитных катализаторов в конверсии диметилового эфира в низшие олефины

• Автор: Бирюкова, Екатерина Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Способы получения олефинов из сырья ненефтяного происхождения

1.1.1. Одностадийная конверсия метана в олефины.

1.1.2. Получение низших олефинов через синтезгаз

1.1.2.1. Конверсия метана в олефины через метанол

1.1.2.2. Процесс получения низших олефинов из природного газа через

диметиловый эфир ДМЭ.

1.1.3. Сравнение промышленных способов получения низших олефинов из синтезгаза через метанол или ДМЭ и на основе нефтяного сырья
1.2. Катализаторы синтеза низших олефинов из синтезгаза через метанол и диметиловый эфир

1.2.1. Кислотные свойства цеолитов.

1.2.2. Катализаторы типа 5 в синтезе низших олефинов из метанола.
1.2.3. Катализаторы типа в синтезе низших олефинов из метанола
1.2.4. Другие катализаторы в синтезе олефинов из метанола
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Характеристика используемого сырья.
2.2. Методики приготовления катализаторов
2.3. Изучение кислотных свойств цсолитных катализаторов методом температурнопрограммируемой десорбции ТПД аммиака.
2.4. Изучение поверхности цеолитов и образующихся интермедиатов конверсии ДМЭ в низшие олефины методом ИК спектроскопии и ИК спектроскопии i i.
2.5. Описание лабораторной установки для проведения синтеза углеводородов из диметилового эфира. Методика проведения экспериментов.
2.6. Анализ продуктов реакции
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Каталитические свойства катализаторов на основе цеолита нижегородского
производства в конверсии ДМЭ в олефины
3.2. Исследование кислотных свойств катализаторов на основе цеолита нижегородского производства.
3.3. Сравнение результатов конверсии ДМЭ в низшие олефины на
катализаторах на основе цеолитов нижегородского и ангарского производства
3.4. Изучение превращения ДМЭ в олефины на катализаторе Ьа7гНМ
5АЬОз
3.4.1. Влияние предварительной высокотемпературной обработки цеолита на каталитические свойства II5АЬОз
3.4.2. Кислотные свойства цеолитных катализаторов на основе цеолита ангарского производства.
3.5. Исследование превращения диметилового эфира на цеолитных катализаторах методом ИКспектроскопии i i
3.6. Изучение влияния условий проведения эксперимента на активность и селективность
3.6.1. Исследование влияния температуры
3.6.2. Исследование влияния концентрации ДМЭ в исходной смеси
3.6.3. Исследование влияния объемной скорости исходной смеси.
3.7. Влияние содержания водяного пара в исходной смеси на каталитические
свойства 5АЬОз.
3.8. Влияние окислительной регенерации катализатора на активность
.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В процессе превращения смесиметанола и ДМЭ лучше зарекомендовал себя катализатор на основе цеолита типа 5. Процесс получения низших олефинов из природного газа через стадию синтеза метанола или смеси метанола и диметилового эфира из СОН2 может быть реализован как на базе мстанольного завода, так и, независимо от него, на основе любого производства, где осуществляется конверсия природного газа в СОН2. Разработка нового одностадийного способа получения ДМЭ из синтезгаза позволила пересмотрегь схему получения низших олефинов из СО и Н2. Получение олефинов через стадию прямой конверсии синтезгаза в ДМЭ имеет ряд преимуществ по сравнению с метанольными методами. Более высокой производительности процесса, реализуемого через стадию синтеза ДМЭ из СОН2, по сравнению с метанольнмми методами, способствует также протекание в зоне получения эфира дополнительных превращений реакций конверсии водяною газа и образования метанола из СОН2, в результате которых вода не накапливается в системе и при этом появляется дополнительный маршрут синтеза ДМЭ. Достоинствами данного процесса являются также снижение теплового напряжения на стадии синтеза олефинов из ДМЭСН3ОН за счет удаления из этой стадии экзотермической реакции дегидратации метанола и возможность получения, наряду с олефинами С2С3, экологически чистого дизельного топлива, которым является диметиловый эфир. Исходя из изложенного, целью настоящей работы было создание высокоэффективных цеолитных катализаторов синтеза олефинов из ДМЭ, а также изучение условий проведения экспериментов на активность и селективность катализаторов. Природные газы, добываемые на территории Российской Федерации, более чем на состоят из метана, причем в промышленности и быту, как правило, используют очищенный газ, содержащий метана 2. В связи с этим, с точки зрения химии, задача получения этилена и пропилена из природного газа сводится к конверсии метана. В настоящее время активно разрабатываются два главных направления переработки метана в олефины прямой конверсией и непрямой через хлорпроизводные окислительным хлорированием СН4 или через синтезгаз с последующим его непосредственным превращением в олефины или через промежуточное образование метанола или диметилового эфира см. На первый взгляд, наиболее привлекательным представляется путь прямой конверсии метана с получением олефинов из природного газа в одну стадию. Схема 1. В результате последовательных превращений получается этилен. Пропилеи в таком процессе практически не образуется. Окислительную конденсацию метана проводят при высоких температурах С в присутствии гетерогенных катализаторов па основе простых или смешанных оксидов различных металлов, иногда с добавлением галогенидов металлов в качестве промоторов. Некоторые из наиболее активных каталитических систем показаны в табл. Реакции являются экзотермическими, протекающими с выделением большого количества тепла, что предполагает использование специальных огнеупорных материалов, а также может вызывать разрушение катализатора. Поэтому отвод тепла в условиях реакции является одной из основных проблем данного процесса. Имеют место также и другие проблемы. СН4. Вследствие этого, по мере увеличения конверсии метана селективность образования С2 углеводородов снижается и их максимальный выход имеет кинетическое ограничение па уровне . На практике достигаются даже более низкие выходы смеси этана с этиленом . При этом выход этилена не превышает при селективности по С2Н4 . Процесс получения этилена окислительной конденсацией метана в России разрабатывается совместно Институтом химической физики РАН и ОАО ВНИИОС. Полученные ими результаты приведены в табл. Очевидно, получение этилена таким методом может быть экономически эффективно только при наличии на промышленной площадке собственной тепловой электростанции с газовой турбиной, куда бы реакционный газ мог бы быть направлен после извлечения из него этилена. Способ получения олефинов окислительной конденсацией метана интенсивно исследовался в конце ых годов. С началом же х гг. Поэтому данный процесс не получил промышленного воплощения.