| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU1153501
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ БЕНЗИНУ З МЕТАНОЛА
Ім'я винахідника: Агабалян Л.Г .; Хаджиєв С.Н .; Прохоренко В.І .; Александрова І.Л .; Фрід М.М .; Круглова Л.Е .; Енгель Н.В.
Дата початку дії патенту: 1996.09.27
Спосіб отримання бензину з метанолу, що включає контактування сировини в реакторі при 410 - 430 o С, тиску 0,6 - 0,8 МПа на містить цеоліт типу ZSM каталізаторі, охолодження отриманих продуктів, конденсацію і сепарацію їх з виділенням газів конверсії метанолу, води і цільових продуктів і рециркуляцію охолоджених газів конверсії метанолу в реактор, який відрізняється тим, що, з метою збільшення виходу цільового продукту, підвищення його октанового числа і спрощення технології процесу, як каталізатор використовують композицію, що складається з 31 - 49 мас.% цеоліту типу ZSM, має мольное ставлення SiO 2: Al 2 O 3 30 - 87, і 51 - 69 мас.% сполучного - гамма-Al 2 O 3 і процес проводять в одному реакторі, що має 2 - 14 послідовно збільшуються на 10 - 20% за обсягом реакційні зони, що чергуються з зонами, заповненими інертним матеріалом, куди подають циркуляційний охолоджений газ конверсії метанолу у кількості, що збільшується від зони до зони на 10 - 20%, при зменшенні об'ємної швидкості подачі сировини і продуктів реакції від зони до зони на 10 - 30%.
Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що циркуляційний газ містить C 5 і вище вуглеводні в кількості 0,3 - 1 Маc.%.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до способів отримання компонентів моторних палив і може бути використано в нафтопереробній, нафтохімічній і вуглехімічній промисловості.
Відомий спосіб газифікації вугілля до СО і Н 2 з подальшим синтезом вуглеводнів за методом Фішера-Тропша [1] Через шар вугілля противотоком подають повітря під тиском 2-3 МПВ. У зону спалювання палива подають водяну пару і кисень, температура в зоні 1500-2000 o С.
Виходить з генератора газ очищають від сірчистих сполук, СО 2 і направляють в реактори синтезу, в яких при температурах 230-330 o С і тисках 2,5-2,8 МПа отримують бензин, дизельне паливо, парафін і висококалорійне газоподібне паливо.
Недоліками цього способу є: необхідність отримання газової суміші чітко визначеного складу (ICO + 2H 2), її тонкої очистки від сірчистих сполук, труднощі забезпечення відводу великої кількості реакційного тепла, низький вихід цільових продуктів 40-50% низьке октанове число бензину, многоступенчатость процесу.
Найбільш близьким до винаходу є спосіб одержання бензину з метанолу шляхом попереднього нагрівання сировини до температури 205-345 o C і контактування в першому реакторі з каталізатором Y-Al 2 O 3 при температурі 315-426 o C, тиску 0,1-0,6 МПа і об'ємної швидкості подачі метанолу 10 год -1 і менш.
Продукти, що містять не прореагував метанол, воду, диметиловий ефір і гази, змішують з легким охолодженим газоподібним вуглеводневим розчинником в кількості, достатній для поглинання надлишкового тепла реакції (розчинник: метанол 6-8: 1) і цю суміш контактують в другому реакторі з цеоліту каталізатором типу ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-21 при температурі 370-480 o С, тиску 0,01-1,2 МПа і об'ємної швидкості 1 ч -1 по вихідній метанолу. Продукти реакції охолоджують в теплообміннику, конденсують вуглеводні і воду, відокремлюють вуглеводні від води, потім вуглеводні використовують в якості компонента бензину, а газоподібні продукти реакції рециркулируют в другій реактор і частково виводять в паливну мережу [2]
Спосіб має такі недоліки. Процес здійснюється в дві стадії, в процесі використовується два типи каталізатора, виходить невисокий вихід бензину (до 34,7 мас. На метанол) з недостатньо високим октановим числом (0,4 93-97).
Метою винаходу є збільшення виходу цільового продукту, підвищення його октанового числа і спрощення технології.
Поставлена мета досягається описуваних способом отримання бензину з метанолу шляхом контактування сировини в одному реакторі, що має 2-14 послідовно збільшуються на 10-20% за обсягом реакційні зони, що чергуються з зонами, заповненими інертним матеріалом, при температурі 410-430 o С, тиску 0 , 6-0,8 МПа, при зменшенні об'ємної швидкості подачі сировини і продуктів реакції від зони до зони на 10-30% на каталізаторі, що складається з 31-49% мас, цеоліту типу ZSM, що має мольное ставлення SiO 2 Al 2 O 3 30-87, і 51-69% сполучного g-окису алюмінію, охолодження отриманих продуктів, конденсації і сепарації їх з виділенням газів конверсії метанолу, води і цільових продуктів і рециркуляції охолоджених газів конверсії метанолу в зони реактора, заповнені інертним матеріалом у кількості, що збільшується від зони до зони на 10-20%
Переважно циркуляційний газ містить З 5 і вище вуглеводні в кількості 0,3-1 мас.
Температура процесу на вході в кожну реакційну зону підтримується на рівні 410 o С, на виході із зони 430 o С. При зниженні температури нижче 410 o C ступінь конверсії метанолу падає і вихід цільового продукту зменшується.
При підвищенні температури вище 430 o C посилюється протікання побічних реакцій крекінгу, вихід цільових продуктів падає, вихід газів і коксу зростає.
У випадках заниження та завищення температури, отримані результати виходу продуктів стають близькі за значеннями до даних за відомим способом.
Об'ємна швидкість сировини в процесі отримання бензину з метанолу по всій висоті реактора змінюється: у кожній наступній реакційної зоні об'ємна швидкість сировини на 10-30% менше, ніж в попередній зоні.
Зміна об'ємної швидкості понад цих меж призводить до підвищення температури в зоні, що несприятливо позначається на виході і як цільових продуктів.
Зміна об'ємної швидкості нижче цих меж, навпаки, веде до недоконверсіі, що і впливає на вихід продуктів.
Зі зменшенням об'ємної швидкості при переході із зони в зону на 5% вихід бензину знижується до 34,4 мас.
При збільшенні зниження об'ємної швидкості з переходом із зони в зону на 40% вихід бензину становить 32,4 мас. в розрахунку на сировину.
Подачу циркулюючого газу в кожну наступну зону (після першої) збільшують на 10-20%
Збільшення подачі газу менше ніж на 10% не забезпечує температуру на вході в зону 410 o С, ведучи таким чином до підвищених температур процесу. Підвищення температури, в свою чергу, веде до підвищення ступеня конверсії, про що було сказано. Збільшення подачі газу більш ніж на 20% є необґрунтованим, оскільки пов'язано зі збільшенням витрат на циркуляцію газу, зниженням температури на вході в зону нижче 410 o C і зниженням виходу цільових продуктів.
Збільшення подачі циркулюючого газу в кожну наступну зону на 10-20% є необхідним, так як саме в цьому інтервалі значень в реакційній зоні підтримується температура 410-430 o C.
Обсяг кожної реакційної зони реактора збільшується на 10-20% по відношенню до попереднього.
Збільшення обсягу реакційної зони понад вказаної межі веде до підвищення температури в кінці зони, посилюючи таким чином протікання вторинних реакцій.
Зниження величини збільшення обсягу реакційної зони нижче 10% призводить до різкого збільшення числа реакційних зон (понад 14), тим самим збільшуючи обсяг реактора і ускладнюючи його конструкцію і обв'язку. Це є економічно невиправданим.
Таким чином, зміна обсягу реакційних зон в межах 10-20% забезпечує високий вихід цільових продуктів і низький вихід побічних продуктів.
Використовуваний цеоліт відноситься до високо Кремнеземні цеолітів, носить назву "ультрас", містить катіони тетраетіламмонія і має мольное ставлення SiO 2: Al 2 O 3 30-87.
Близькість дифракційної картини, параметрів елементарної комірки, хімічних складів вказує на певну кристалло-хімічну близькість до цеолітів типу ZSM.
Композиція каталізатора в даному способі містить 31-49 мас. цеоліту і 51-69 мас. сполучного g-Al 2 O 3.
Зниження модуля нижче 30 і збільшення мольного відносини SiO 2: Al 2 O 3 в цеоліті вище 87, зокрема 89, призводить до падіння конверсії метанолу, збільшення виходу газоподібних вуглеводнів, появі диметилового ефіру (ДМЕ) продукту реакції дегідратації, що є проміжною стадією при утворенні вуглеводнів. Вихід бензину при цьому знижується до 33,5 мас.
Таким чином, допустимий розбіг щодо SiO 2 Al 2 O 3 становить 30-87.
При зниженні співвідношення цеоліт і сполучна спостерігається зменшення конверсії і виходу цільового продукту. Зокрема, для зразка із співвідношенням 30:70 вихід бензину становить 34,0 мас.
При збільшенні вмісту цеоліту в каталізаторі до співвідношення 50:50 відбувається зниження міцності контакту і спостерігається розтріскування при прожаренні, що є необхідною стадією при приготуванні каталізатора.
Як циркулюючого газу використовують гази конверсії метанолу, що містять вуглеводні С 1 -C 4. Циркулює газ містить бензинових вуглеводнів (С 5 і вище) 0,3-1 мас.
Підвищення змісту вуглеводнів С 5 і вище в циркулюючому газі негативно впливає на вихід цільових продуктів, так як ці циркулюючі вуглеводні піддаються додаткової конверсії зі збільшенням виходу побічних продуктів.
При цьому утворюються небажані продукти, такі як дурол, і підвищується кінець кипіння одержуваного бензину.
Зменшення вмісту вуглеводнів С 5 і вище в циркулюючому газі аж до їх відсутності сприяє збільшенню виходу бензинових вуглеводнів до 35,7%
Повна відсутність вуглеводнів С 5 і вище в складі циркулюючого газу є бажаним, але зниження вмісту цих вуглеводнів в циркулюючому газі нижче 0,3. в умовах сепарації газів в пропонованому способі важко досяжною через відсутність додаткового вузла поділу газів.
Суть винаходу пояснюється такою технологічною схемою, представленої кресленням.
Сировина -метанол по лінії 1 насосом 2 подають в теплообмінник 3, де його нагрівають за рахунок тепла продуктів реакції, що подаються по лінії 4, і в випаровування стані по лінії 5 направляють на верх реактора 6. У реакторі 6 весь обсяг каталізатора поділяють на ряд окремих секцій за допомогою перфорованих решіток. Для зняття тепла реакції в простір між шарами каталізатора, заповнене інертними матеріалом, паралельними потоками направляють циркулює вуглеводневий газ по лінії 7.
У реакторі 6 здійснюють реакцію отримання вуглеводнів з метанолу, переважно бензину. Продукти реакції і циркулює газ по лінії 8 виводять з низу реактора 6. По лінії 4 частина потоку направляють в теплообмінник 3, де здійснюють часткову конденсацію вуглеводнів, після чого потік по лінії 9 подають в сепаратор 10.
По лінії 11 іншу частину потоку направляють в теплообмінник 12, в якому здійснюють часткову конденсацію вуглеводнів, після чого по лінії 13 потік подають в сепаратор 10.
У сепараторі 10 поділяють продукти реакції на конденсат вуглеводнів, що відводиться по лінії 14, вуглеводневі гази по лінії 15 і воду по лінії 16. Конденсат вуглеводнів по лінії 14 направляють на стабілізацію. Воду з лінії 16 виводять з установки.
Вуглеводневий газ по лінії 15 подають в холодильник 17, звідки охолоджений газ направляють по лінії 18 в сепаратор 19. З сепаратора 19 по лінії 20 конденсат вуглеводнів направляють на змішання з конденсатом вуглеводнів, що відводиться по лінії 14 з сепаратора 10.
Воду з сепаратора 19 по лінії 21 об'єднують з водним потоком по лінії 16 з сепаратора 10. Циркулюючий газ по лінії 22 виводять з сепаратора 19 і по лінії 23 направляють в компресор 24, звідки по лінії 25 через теплообмінник 12, а потім по лінії 7 повертають в реактор 6. Надлишок газу по лінії 26 виводять в паливну мережу.
Приклад 1 Сировина (метанол) у кількості 1 кг нагрівають в теплообміннику 3 до температури 410 o C і направляють в 1-ю контактну зону реактора об'ємом 0,012 м3. Процес здійснюють шляхом послідовного контакту сировини і продуктів реакції з композицією каталізатора, що представляє суміш 40 мас. цеоліту "ультрас" з Мольн ставленням SiO 2 Al 2 O 3 34 і 60 мас. g Al 2 O 3 в кількості 350 г при тиску 0,8 МПа і об'ємної швидкості подачі метанолу 2 ч -1.
При цьому температуру підвищують до 430 o C за рахунок тепла реакції.
Продукти реакції з 1 контактної зони змішують з циркулюючим газом по лінії 7, що має температуру 200 o C і містить вуглеводні С 4 і нижче, причому бензинових вуглеводнів 0,76 мас. Циркулює газ з мольному співвідношенні газ і метанол 3: 1 подають в зону, заповнену керамічними кільцями, де встановлюють температуру 410 o C.
Нижче наводиться склад циркулюючого вуглеводневого газу:
|
Потім не прореагували сировину, продукти реакції і циркулює газ направляють у II зону, обсяг якої на 20% більше ніж 1-й, і контактують з каталізатором з об'ємною швидкістю на 30% нижче, ніж в попередній зоні. Аналогічно здійснюють переклад продуктів реакції і циркулюючого газу в наступну контактну зону. Кількість подається в кожну наступну зону циркулюючого газу збільшують на 20% На виході з останньої зони реактора температуру підтримують 430 o C. Продукти реакції і циркулює газ виводять з низу реактора і поділяють на два рівних потоки. За рахунок тепла однієї частини потоку 4 нагрівають сировину (метанол) до температури 410 o C. а теплом іншій частині потоку II нагрівають циркулює газ до температури 200 o C. Після змішування і конденсації цих потоків з них виділяють конденсат вуглеводнів 14, воду 16 і вуглеводневий газ 15 в такій кількості (мас.): 38,2: 56: 5,8. Вуглеводневий газ охолоджують, відокремлюють рідкі вуглеводні (20) і воду (21), газ (22) компріміруется до тиску 1 МПа і з температурою 200 o C повертають в реактор. Рідкі вуглеводні (20) направляють на стабілізацію, а воду виводять з установки на очистку від домішок (табл. 1). |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вплив температури нижче 410 o C і вище 430 o C при інших рівних умовах прикладу 1.
Приклад 2. Здійснюють аналогічно прикладу 1 за винятком того, що процес проводять в двох контактних зонах реактора. Об'ємну швидкість сировини зменшують при переході з I зони в II зону на 0,2 ч -1, обсяг II зони збільшують на 0,01 м 3, тобто на 10% більше першої зони. Зміна температури в межах другої зони становить 20 o C, подача циркулюючого газу в другу зону становить 0,3 кг / год, тобто на 10% більше, ніж в першу зону (табл. 1).
Приклад 3. Здійснюють аналогічно прикладу 1, за винятком того, що процес проводять в 5-ти контактних зонах реактора, об'ємну швидкість потоку зменшують при переході із зони в зону на 20% Обсяг кожної зони збільшують на 15% в порівнянні з попередньою зоною. Подачу циркулюючого газу в кожну наступну зону збільшують на 15% (табл. 1).
Приклад 4. Здійснюють аналогічно прикладу 1, за винятком того, що процес проводять шляхом послідовного контакту сировини і продуктів реакції з композицією каталізатора, що представляє суміш 40 мас. цеоліту "ультрас" з Мольн ставленням: SiO 2: Al 2 O 3 30 і 60 мас. g Al 2 O 3 в кількості 350 м
Приклад 5. Здійснюють аналогічно прикладу 1, за винятком того, що процес проводять шляхом послідовного контакту сировини і продуктів реакції з композицією каталізатора, що представляє суміш 40 мас. цеоліту "ультрас" з Мольн ставленням SiO 2: Al 2 O 3 87 і 60 мас. g-Al 2 O 3 в кількості 350 м
Приклад 6. Здійснюють аналогічно прикладу 3, за винятком того, що процес проводять шляхом послідовного контакту сировини і продуктів реакції з композицією каталізатора, що представляє суміш 31 мас. цеоліту "ультрас" з Мольн ставленням SiO 2: Al 2 O 3 30 і 69 мас. g-Al 2 O 3 в кількості 350 м
Приклад 7. Здійснюють аналогічно прикладу 3, за винятком того, що процес проводять шляхом послідовного контакту сировини і продуктів реакції з композицією каталізатора, що представляє суміш 49 мас. цеоліту "ультрас" з Мольн ставленням SiO 2: Al 2 O 3 87 і 51 мас. g-Al 2 O 3 в кількості 350 м
У табл. 2 наведені результати здійснення процесу за прикладами 4-7.
Порівняння даних за відомим і пропонованим способам показує, що при здійсненні процесу в Багатозонне реакторі при послідовному ритмічному зміну обсягу зон перепад температур в кожній контактній зоні становить набагато меншу величину (20 o C), тиск в реакторі знижений, співвідношення розчинник: метанол нижче. При цих умовах збільшується вихід бензину на 4,2 мас. (Від метанолу) і підвищується його октанове число на 4,3 пункту по І.М. без ТЕС. Це пояснюється більш селективним протіканням одностадійної реакції перетворення метанолу в цільовий продукт і зменшенням частки побічних реакцій при використанні обраного типу каталізатора.
Застосування в процесі одного типу каталізатора дозволяє виключити необхідність в застосуванні різних каталізаторів і відповідно двох апаратів реакторного типу, і, тим самим, знизити капіталовкладення.
Використання газів З 1 -C 4 дозволяє збільшити вихід бензинових вуглеводнів за рахунок протікання реакцій алкілування, полімеризації, циклізації і перерозподілу водню.
Зміст в циркулюючому газі не більше 1,0 мас. бензинових вуглеводнів збільшує вихід бензинових вуглеводнів за рахунок виключення протікання побічних реакцій.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
- Спосіб отримання бензину з метанолу, що включає контактування сировини в реакторі при 410 430 o С, тиску 0,6 0,8 МПа на містить цеоліт типу ZSM каталізаторі, охолодження отриманих продуктів, конденсацію і сепарацію їх з виділенням газів конверсії метанолу, води і цільових продуктів і рециркуляцію охолоджених газів конверсії метанолу в реактор, який відрізняється тим, що, з метою збільшення виходу цільового продукту, підвищення його октанового числа і спрощення технології процесу, як каталізатор використовують композицію, що складається з 31 49 мас. цеоліту типу ZSM, що має мольное ставлення SiO 2 Al 2 O 3 30 87, і 51 69 мас. сполучного - гамма-Al 2 O 3 і процес проводять в одному реакторі, що має 2 14 послідовно збільшуються на 10 20% за обсягом реакційні зони, що чергуються з зонами, заповненими інертним матеріалом, куди подають циркуляційний охолоджений газ конверсії метанолу у кількості, що збільшується від зони до зони на 10 20% при зменшенні об'ємної швидкості подачі сировини і продуктів реакції від зони до зони на 10 30%
- Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що циркуляційний газ містить C 5 і вище вуглеводні в кількості 0,3 1 Маc.
Версія для друку
Дата публікації 31.10.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.