Каталитический синтез низших олефинов из метанола и диметилового эфира на цеолитных катализаторах

• Автор: Кулумбегов, Руслан Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Промышленные технологии в мире и в России по получению метанола и днмстилового эфира.

1.1.1 Получение синтезгаза.

1.1.2. Процесс Фишера Тропша.

1.1.3. Получение метанола

1.1.4. Получение диметилового эфира

1.1.4.1. Получение диметилового эфира из метанола

1.1.4.2. Одностадийный синтез диметилового эфира из синтез газа

1.2. Получение низших непредельных углеводородов в промышленности

1.2.1. Получение этилена
1.2.1.1. Получение этилена высокотемпературным дегидрированием этана
1.2.1.2. Получение этилена из метана.
1.2.1.3. Получение этилена дегидратацией этанола.
1.3. Получение углеводородов из диметилового эфира и метанола
1.3.1. Получение низших олефинов из метанола в лабораторных условиях.
1.4. Механизмы протекающих реакций при превращении метанола и диметилового эфира в олефиновые углеводороды и углеводороды бензиновой фракции.
1.4.1. Оксонийилидный механизм
1.4.2. Карбеновый механизм.
1.4.3. Карбокатионный механизм.
1.4.4. Свободнорадикальый механизм
1.5. Катализаторы превращения д и метилового эфира и метанола
1.5.1. Кислотные свойства цеолитов
1.6. Исследования конверсии метанола и ДМЭ на катализаторах типа Х8М5 и 8АРО
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Характеристика используемого сырья
2.2. Методика приготовления катализаторов.
2.3. Исследование структуры цеолитов ЦВМ и 8АРО методом1 рентгенофазового анализа
2.4. Изучение кислотных свойств цеолитов ЦВМ и 8АРО методом температурнопрограммируемой десорбции ТПД аммиака
2.5. Описание лабораторной установки.дли проведения синтеза углеводородов из метанола или днметнлового эфира
Методика проведения экспериментов.
2.6. Анализ продуктов реакции.
2.7. Оценка детонационной стойкости жидких продуктов конверсии диметилового эфира. Описание метода определения октанового числа иродустов реакции
2.8. Расчет основных показателей процесса.
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
3.1. Результаты физикохимических методов исследования
3.1.1. Исследование структуры цеолитов ЦВМ и 8АРО методом рентгенофазового анализа
3.1.2. Изучение кислотных свойств цеолитов ЦВМ и 8АРО методом
температурнопрограммируемой десорбции ТПД аммиака.
3.2. Каталитические свойства силикоалюмофосфатов 8АРО в конверсии метанола и ДМЭ
3.2.1. Превращение метанола на БАРО.
3.2.2. Влияние добавления воды к метанолу на каталитические свойства 8 АРО.
3.2.3. Влияние окислительной регенерации на каталитические свойства 8 АРО.
3.3. Каталитические свойства катализаторов на основе НЦВМ в конверсии ДМЭ
3.3.1. Исследование превращения ДМЭ на немодифицированном НЦВМ.
3.3.2. Исследование влияния природы металла Хп, Ре и Со на свойства катализаторов ЦВМ в конверсии ДМЭ при Р 0.1 МПа.
3.3.3. Конверсия ДМЭ на цеолитных катализаторах НЦВМ при Р 3 МПа
3.3.4. Исследование влияния модифицирования цинксодержащего цеолита фосфором и цирконием на выход низших олефинов.
3.3.5. Каталитические свойства цеолитного катализатора 2пР2гНЦВМ СО, содержащего промотирующие добавки.
3.3.5.1. Влияние добавления воды на каталитические свойства катализатора СО
3.3.5.2. Влияние окислительной регенерации на каталитические свойства катализатора СО.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Конечно, диметиловый эфир и сам является потенциальным моторным топливом, альтернативен дизельному топливу, однако требуются значительные инвестиции для решения технических и инфраструктурных проблем, связанных с применением ДМЭ в качестве топлива. Помимо этого, ДМЭ является слабым наркотиком и трудно предвидеть последствия его широкого потребления и доступности. Диметиловый эфир имеет ряд преимуществ перед метанолом, который в подавляющем большинстве исследований предусматривается в качестве сырья для получения легких олефинов. Первое выход углеводородов при конверсии ДМЭ по сравнению с метанолом, увеличивается, за счет большего соотношения С0 в его молекуле. Второе в процессе дегидратации метанола выделяется большее количество тепла, что приводит к усложнению технологической схемы за счет организации теплоотвода. Третье получение ДМЭ из синтезгаза является более выгодным с точки зрения капиталовложения и экологии, по сравнению с получением метанола 8, 9. Вместе с тем, в промышленности действуют крупнотоннажные установки производства метанола, что делает использование метанола для получения олефинов более практичным и технологически отработанным. Исходя из изложенного, целью настоящей работы было создание эффективных цсолитных катализаторов синтеза олефинов из метанола и ДМЭ, а также систематическое изучение факторов, влияющих на их активность и селективность в этих реакциях. Одним из альтернативных нефти источников углеводородов является природный газ, мировые запасы которого значительно превышают запасы нефти. Переработка природных энергоносителей, в первую очередь природного газа и угля, в моторные топлива и ценные углеводороды в XXI веке становится одной из важнейших проблем нефте и газохимии. Основные пути переработки метана основного компонента природного газа показаны на рис. Рис. Соотношение СОН2 имеет большое значение для дальнейшей переработки синтезгаза. Например, для синтеза метанола требуется синтезгаз с соотношением СОН2 , а для процесса оксосинтеза . Получение чистых оксидов углерода и водорода осуществляется методом их выделения из синтезгаза с использованием мембранной технологии. Наиболее технологичным и экономически эффективным процессом получения синтезгаза является конверсия природного газа водяным паром в присутствии кислорода парокислородная конверсия . Принципиальная технологическая схема производства синтезгаза парокислородной конверсией природного газа приведена на рис. Природный газ нагревается в подогревателе 1 до С и поступает а адсорбер 2 для стандартной очистки от сернистых соединений. В качестве катализатора используют оксид цинка, нанесенный на глинозем, кольца Рашига и другие носители. Очищенный от серы газ далее подается в печь 3, где нагревается до 0С и поступает в реактор синтеза 4. Конверсия природного газа осуществляется при 0С и давлении 1,,0 МПа. В качестве катализатора используются , Ре и др. Реакционная смесь из реактора поступает в теплообменник 5 или котел утилизатор, в котором за счет отдачи тепла продуктами синтеза производится пар высоких параметров. Рис. Увода У1пар УНвода сажа Уводород IXсинтезгаз. Из теплообменника 5 реакционная смесь подается в скруббер 6, в котором путем орошения водой реакционные газы отмываются от сажи и С. Отмытый от сажи и С синтезгаз поступает в мембранную секцию 7 для выделения избыточного водорода с помощью мембранной технологии фирма МопБапЮ. СеОг при атмосферном давлении и Т 0 С. Все катализаторы показали высокую конверсию и селективность. Сотрудниками Института Катализа им. Г.К. Борескова г. Новосибирск проводились исследования, направленные на получение синтезгаза электрокаталитеским окислением метана на и iоснованных электродкатализаторах , . Мин Янг и Гельмут Папп i , осуществили углекислотную конверсию метана в синтезгаз на каталитической системе, которая показывает высокую стабильность, конверсия СН4 и С , селективность . Синтез углеводородов на основе СО и Н2 открыт в г. Впервые он был реализован в промышленности в конце х гг. Германии с целью получения жидкого топлива. Наиболее активными катализаторами процесса Фишера Тропша являются железо, кобальт, никель и рутений.