Патент на изобретение №2280612
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ПАРОВЫМ РИФОРМИНГОМ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАЛЛАДИЙ-РЕНИЕВОЙ МЕМБРАНЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения синтез-газа из диметилового эфира (ДМЭ). Синтез-газ является многоцелевым полупродуктом, на базе которого могут быть получены ценные химические продукты. Процесс проводят в реакторе с палладий-рениевой мембраной при мольном отношении реагентов ДМЭ:Н2О=1:1, повышенной температуре, атмосферном давлении и скорости подачи реагентов 60-1200 час-1. Способ позволяет достичь практически полной конверсии диметилового эфира без повышения давления и меньшей температуре, при этом получаемая газовая смесь не содержит не прореагировавшего водяного пара, азота, углекислого газа. 4 табл.
Изобретение относится к химической отрасли промышленности и связано с получением синтез-газа в процессе парового риформинга диметилового эфира (ДМЭ) при одновременном использовании палладий-рениевой мембраны с целью сдвига равновесия в сторону образования целевых продуктов за счет выведения одного из продуктов (водорода) из сферы реакции. Описание изобретения Изобретение относится к химической промышленности, касается получения синтез-газа в результате парового риформинга ДМЭ. Синтез-газ является наиболее перспективным сырьевым источником, альтернативным нефтяному. Важное преимущество процессов на основе синтез-газа состоит в том, что синтез-газ может быть легко переработан в метанол, который является многоцелевым полупродуктом, на базе которого могут быть получены ценные химические продукты, такие как уксусная кислота, этиленгликоль, высокомолекулярные углеводороды, спирты или альдегиды. Кроме того, из синтез-газа с помощью традиционного процесса Фишера-Тропша получают низшие олефины, спирты и компоненты моторных топлив. Для процессов получения метанола и синтеза Фишера-Тропша наиболее благоприятно отношение в синтез-газе СО:Н2=1:2. Синтез-газ в настоящее время получают в основном либо газификацией твердых топлив, либо конверсией природного газа. Известны способы получения синтез-газа из метана при помощи водяного пара (1300-1400°С, Наиболее близким к предлагаемому способу получения синтез-газа является способ [3]. Недостатками данного способа являются необходимость высокого давления, высокая температура процесса, необходимость подачи воздуха и большое соотношение вода/ДМЭ, что приводит к высокому содержанию в целевом продукте непрореагировавшего водяного пара, азота и углекислого газа и требует дальнейшего разделения получаемой смеси продуктов. Для устранения указанных недостатков предлагается способ получения синтез-газа, отличающийся тем, что паровой риформирг проводят на катализаторах в присутствии палладий-рениевой мембраны при температуре 300-400°С, атмосферном давлении и скорости подачи реагентов 60-1200 час-1. Пример 1. Катализатор парового риформинга ДМЭ в количестве 4,5 г, содержащий 0,25% Pd, остальное носитель Пример 2. Процесс проводили в условиях, идентичных примеру 1, но в реакторе без мембраны.
Как видно из примеров 1 и 2, использование палладиевой мембраны для удаления образующегося водорода из сферы реакции позволяет сдвинуть равновесие реакции парового риформинга ДМЭ СН3ОСН3+Н2O в сторону образования целевых продуктов: их выход возрастает в 1,2-1,6 раза, на 42% повышается степень конверсии ДМЭ, кроме того, значительно падает содержание побочного продукта – метана на 77,3%.
Сравнение полученных результатов с данными прототипа (табл.2) показывает, что практически полная конверсия ДМЭ достигается без повышения давления и при меньшей температуре с использованием для смещения равновесия в сторону образования целевых продуктов палладиевой мембраны и катализатора. Кроме этого, получаемая газовая смесь не содержит посторонних примесей, вносимых при использовании в условиях прототипа воздуха как одного из реагентов. Пример 3. Процесс проводят в условиях, идентичных примеру 1 в реакторе, снабженном палладиевой мембраной. Для выбора оптимальных условий парового риформинга ДМЭ с применением такого реактора рассматривается влияние мольного отношения Н2О:ДМЭ на катализаторе состава 0,25% Pd/
Как видно из представленной таблицы, при мольном соотношении Н2O:ДМЭ=1:1 увеличение температуры процесса с 300 до 400°С конверсия ДМЭ возрастает с 47,2% до 88,7%, при этом соотношение Н2/СО в полученном синтез-газе составляет 1,7-1,8. Увеличение в сырьевом потоке мольного отношения Н2O:ДМЭ до 2:1 приводит к тому, что заметная конверсия ДМЭ наблюдается лишь при температуре 350°С (72,6%) и с повышением температуры до 450°С, конверсия растет до 94%, но при этом соотношение Н2:СО становится близким 1. Дальнейшее увеличение соотношения Н2O:ДМЭ=3:1 приводит к росту содержания СО2 в продуктах реакции. Согласно уравнению три моля пара (Н2О) требуются для полного превращения ДМЭ в диоксид углерода и водород: СН3ОСН3+3H2O=3Н2+2СО2 Поэтому, с увеличением содержания водяного пара в реагентах в паровом риформинге ДМЭ возрастает тенденция образования СО2 и H2, по сравнению с образованием синтез-газа. Исходя из данных, представленных в таблице 3, мольное соотношение Н2О:ДМЭ=1:1 является предпочтительным для образования синтез-газа при использовании реактора с палладиевой мембраной. Пример 4. Процесс проводят в условиях, идентичных примеру 1 в реакторе, снабженном палладиевой мембраной. Для выбора оптимальных условий парового риформинга ДМЭ с применением такого реактора изучалось влияние объемной скорости сырьевого потока и мольного отношения H2O:ДМЭ. Результаты представлены в таблице 4.
Из данных примера 4, представленных в таблице 4, видно, что увеличение скорости потока реагентов через реактор сдвигает максимум роста конверсии ДМЭ в высокотемпературную область и влияет на отношение Н2/СО. При низкой скорости подачи реагентов 60 час-1 образуется высокое содержание побочных продуктов: метана и CO2, поэтому дальнейшее снижение скорости подачи реагентов нецелесообразно. Повышение скорости подачи реагентов выше 1200 час-1 также нецелесообразно из-за сдвига максимума роста конверсии ДМЭ в область более высоких температур и снижения соотношения Н2:СО до 1,6. Из данных, представленных в таблицах 3 и 4, следует, что паровой риформинга ДМЭ с использованием палладиевой мембраны для селективного получения синтез-газа предпочтительнее проводить при мольном соотношении реагентов в сырьевом потоке Н2О:ДМЭ=1:1 и объемной скорости подачи сырья Vo=120 час-1 при температуре 300-350°С. Источники информации 2. U.S. Pat. №4356354. 1988. 3. ЕР 0931762 А1.
Формула изобретения
Способ получения синтез-газа паровым риформингом диметилового эфира (ДМЭ) при повышенной температуре и атмосферном давлении на катализаторе при мольном соотношении реагентов ДМЭ:Н2О=1:1, отличающийся тем, что паровой риформинг проводят в реакторе, снабженном палладий-рениевой мембраной, при скорости подачи реагентов 60-1200 ч-1.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
=90%) или методом неполного сжигания на никелевом катализаторе (900-1000°С). Существует также ряд способов получения синтез-газа из ДМЭ [2].
-Al2О3 испытывают в реакторе, снабженном палладиевой мембраной при температурах 200-450°С и атмосферном давлении с подачей реагентов в реактор с объемной скоростью 120 час-1 в мольном соотношении ДМЭ:Н2О=1:1. Прошедший через мембрану водород эвакуировался вакуумированием. Результаты, пересчитанные в моль/1 моль подаваемого ДМЭ, приведены в таблице 1.
2СО+4Н2