Способ получения бензола

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 011 1 4 07 С 15/04, 2/01 д 23/74 БРЕТ САНИ РСН ТЕПЬСТВ ла.ходаса. о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Институт нефтехимических проце сов им. Ю.Г.Мамедалиева(56) Брагин О,В, и др, Каталитическая ароматизация метана и этана. Изв. АН СССР. Сер. хим., 1982, Р 4, с, 954.Авторское свидетельство СССР 9 950707, кл, С 07 С 5/41, 1980, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЛА (57) Изобретение относится к нефтехимии, в частности к получению бенз Цель изобретения - повышение выбензола и селективности процесПолучение его ведут контактирова нием метана или природного газа прио620-675 С, объемной скорости подачи сырья 8000 ч с катализатором (КТ) в присутствии окислителя - кислорода воздуха и объемном соотношении метана и кислорода 6-12 :1 в присутст" вии азота,.В качестве КТ используют КТ, содержащий 0,25-0,40 мас.Х никеля на-АХ О . Содержание бензола в углеводородных продуктах реакции достигает 91-94 мас.Х. Выход целевого бензола достигает 9-11,1 мас.Я на пропущенный метан. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к нефтехимическому синтезу к химии Са именна к способу получения бензола на базе чистого метана и природного газа.Получение жидких углеводородов ароматического ряда, в частности бензола превращением метана является важной проблемой, поскольку представ ляет возможность его получения из альтернативных источников углеводородов, таких как метан и природный газ, пока еще не нашедших широкого применения, 15Цель изобретения - повышение выхода бенэола и селективности процесса,На Чертеже изображена Общая схема установки получения бензола.Азот по линии 1 из баллона через вентиль 2 тонкойрегулировки проходит реометр 3 и поступает в смеситель , где смешивается с метаном или природным газам иду 2 цим па линии 5 черезбарботер б с 20 Х-ным растворам 1,аОн в случае подачи в процесс природно, го газа иэ линии газо 22 ровода) кран 7 тонкой регулировки, реаметр 8, затем зта смесь газов проходит осушительные колонки с цеолитом 1 с 1 аХ 9 и силикагелем 10 и поступает в емкость 11, куда подают окислитель - воздух из линии 2 через кран 13 тонкой регулировки, реометр 14 и асу 2 яитель 15, Приготовленная смесь газов поступает в цилиндрический кварцевый реактор 16 35 со стационарным слоем катализатора.Катализатор, используемый в процессе, приготовлен следующим образом: -АХО прокаливают при 750 С в течение 5 ч, пропитывают растворам М.С 3. Р40 6 Н О, взятого в количестве, необходимом для пропитки, в течение 8 ч, сушат при 80 и 200 С и после этого прокаливают при 700 Св течение 5 ч,Анализ исходных метана и природно 45 го газа и продуктов их превращения осуществляют хроматографически.Непревращенный метан, Ни С"С могут быть использованы как самэстоятельное газовое топливо или возвра щены на повторное превращение рециркуляцией.П р и м е р 1. В реактор помещают приготовленный по вышеуказанной методике катализатор, содержащий 0,3 мас.%, никеля на г-окиси алюминия, в количестве 3 г. Катализатор подвергают обработке воздухом при 650 С в течение 3 ч, затем продувают азотом в течение 0,25 ч и пропускают сырьевуюсмесь, садержа 2 цую метан и кислородв обьемнам соотношении 9:1, Процесс-проводят при объемт 2 ой скорости 8000 чи температуре 650 С. При этом конверсия метана составляет 18 Х. Баланс полученных продуктов в расчете на превраценный метан, мас, : С,Н 51,1;С -С 3,33; СО 31,67; Н .944, про-,дукты коксоотложения и вода Остальное,Баланс ттолученных продуктов в расчете на пропущенный метан мас.Х:С Н 9 2 С Се 0 б СОд 5 7 Н 17продукты коксаатлажепия.вада, метанОстта 22 ь 220 еП р и м е р 2, Процесс проводятс 2228 лат 1 ич 220 примеру 1 ИО используюткатализатор, с.адержаший 0,25 мас,ХСьикеля 2 а. Отсистс а 1 тСЗьси 2 ия . При этомконверсиЯ метана составляет 14 Х. Баланс полученных продутая в расчете напревраще 22 ный Сета 2, мас. : С,Н 51 46С;-Са 5;, СОр 2714; Н 857, продукты коксоотложепия и вада Остальное,Баланс палуче 22 нь 2 х продуктов в рас-чете на пропутССенный метан, мас, :С,П; 7,2, С С 0,7, Со 3,8 Н, 1,2,продукты коксоотлажения, вода метаностальное.П р и м е р 3, Отл 22 чается от примера 1 тем, что используют катализа"тор, содержащий 0,4 мас,Х никеля на-Окиси ал 2 оминия, При этом,конверсияметана составляет 18,8 , Баланс полученных продуктов ь расчете на превращеттный метн, мас.Х: СбН, 47,87;С -С 3,24; СО. 31,91; Н 9,042 тродукты каксоотложения и вода остальное.Баланс полученных продуктов в-расчете на пропущенный метан, мас,.Х:СН, 9,0; С-.С 0,61; СО 6,0; Н,1, 7; продукты тсоксоотложения, вода,метан остальноеП р и м е р 4. Отличается от примера 1 тем, что исходная реакционная смесь содержит метан и кислород в соотношении 12:1 по обьетту. При этом конверсия метана составляет 16,6 Х.Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас. : СН 6 53,61 С- С 3,37; СО 26,75;Н 10,24; ттродукты коксоотложения и вода остальноеБаланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас, " СбНб 8,9; С-С 0,56; СО 4,44; Н3 1395621,7; продукты коксоотложения, вода,метан остальное,П р и м е р 5. Отличается от примера 1 тем, что исходная реакционнаясмесь содержит метан и кислород в соотношении 6:1 по объему. При этомконверсия метана составляет 20,2 Х.Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас.Х: 10СН 43,07 С -С 1,83; СО 38,61;Н 6,44; продукты коксоотложения ивода остальноеБаланс полученных продуктов. в расчете на пропущенный метан, мас, : 15С Н 8,7; С -С 0,37; СО 7,8;,Н1,3; продукты коксоотложения, вода,метан остальное,П р и м е р 6. Отличается от примераусловиями проведения процесса. 20оПроцесс проводят при 620 С и объемнойскорости 8000 ч . При этом конверсияметана составляет 14,6 Х, Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас.Х: С,Н, 60,7; С -С3,5; СО 20,5; Н 9,3; продукты коксоотложения и вода остальное.Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас,Х: .С 6 Н 6 8,86; С -С 0,51; СО 3,0; Н1,35; продукты коксоотложения, водаи метан остальное.П р и м е р 7. Отличается от примера 1 условиями проведения процесса,Процесс проводят при 675 С и объемнойскорости 8000 ч . При этом конверсияметана составляет 22,8 Х, Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас.Х: С,Н, 40,8;С-С 2,9; СО 44,5; Н 6,2; продукты коксоотложения и вода остальное.Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас.Х:СЬН 6 9,3; С-С 6 0,66; СО 10,10; Н1,61; продукты коксоотложения, вода,метан остальное,45П р и м е р 8, Отличается от примера 1 условиями проведения процесса.Процесс проводят при 600 С и объемной скорости 6000 ч , При этом конверсия метана составляет 9,5 Х. Баланс 50полученных продуктов в расчете напревращенный метан, мас,Х: СН 56,84;С -С 8,22; СО 15,63; Н 11,6; продукты коксоотложения и вода остальное.Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас. :С 6 Н 6 5,4; С-С0,8; СО 1,48; Н 1,1продукты кок со отложения, вода, мет аностальное,04П р и м е р 9, Отличается от примера 1 условиями проведения процесса.оПроцесс проводят при 690 С и объемнойскорости 10000 ч , При этом конверсияметана составляет 28 Х . Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас. " С Н 32,86; С -С1,43; СО 57,14; Н 3,21; продуктыкоксоотложения и вода остальное,Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас. .: С Н9,2; С -С 6 0,04; СО 16; Н 0,9; продукты коксоотложения, вода, метан остальное.П р и м е р 10, Отличается от примера 1 составом исходной реакционнойсмеси. В реактор подают реакционнуюсмесь, содержащую природный газ и кислород в соотношении 9:1 по объемусостав природного газа: 96,4 об.СН 4,остальное С -С ), При этом конверсияметана составляет 17 . Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный природный газ, мас,Х; С 6 Н68,23; С -С 16,47; СО 2,0; Н 12,53;продукты коксоотложения и вода остальное.Результаты, приведенные в примере10, показывают воэможность использо"вания природного газа для получениябензола с высокой селективностью ивыходом, При этом частично вовлекаются в процесс образования бензола иалифатические углеводороды С .-,С 4, которые увеличивают выход бензола,П р и м е р 11, Отличается от примера 1 составом катализатора, В реактор загружают катализатор, содержащий 0,1 мас.Х никеля на у -окиси алюминия, При этом конверсия метана составляет 10,1 Х. Баланс полученныхпродуктов в расчете на превращенныйметан, мас, : СБН 6 64,36; С-С 6 5,74;СО 11,9; Н 12,87; продукты коксоотложения и вода остальное.Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас Х:С Н 6,5; С-С 0,58; СО 1,2; Н 1,3,продукты коксоотложения, вода, метаностальное,П р и м е р 12. Отличается от примера 1 составом катализатора. В реактор загружают катализатор, содержащий 0,5 мас.Х никеля на у -окиси алюминия. При этом конверсия метана составляет 19Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас,Х: СН 6 38,95; С-С 6 1,58СО 47,89; Н 7,89, продукты коксоотложения и вода остальное.Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан, мас,7:С Н,. 74; С -С 0 3; СО 9 1; Н 1 5,продукты коксоотложения, вода, метаностальное.Приведенные в примерах 1-3 результаты показывают, что получение бензола с высокой селективностью и выходом, превышакяцим эти параметры в известном способе, осуществляется накатализаторах, содержащих 0,250,4 мас.Х никеля (лучше 0,3 мас.Х).Селективность образования бензолав известном способе 1,47 при суммарном выходе ароматических углеводородов.С -С 28-40 мас,Х и конверсии метана 25-39.Несмотря на во, что результаты,приведенные в примерах 11 и 12, показывают на достижение положительного результата в образовании бензолаиз метана, они являются запредельными значениями состава использованного катализатора. Это связано с тем,что в примере 11, несмотря на высокую селектинность, выход бензола существенно снижается из-за низкой активности катализатора.30В примере 12 активность катализатора высока, но резко снижена селективность образования бензола, врезультате чего увеличивается непроизводительный расход метана. 35П р и м е.р 13, Отличается от примера 1 составом исходной реакционнойсмеси. В реактор подают реакционнуюсмесь, содержашую метан и кислород всовтношении 3,6:1 по объему, При фэтом конверсия метана составляет 247.,Баланс полученных продуктов в расчете на превращенный метан, мас,7.:СН 35,42;-СО 46,25; Н 3,75,Баланс полученных продуктов и расчете на пропущенный метан, мас Х;СН 6 8,7 р С -Сд 0,37 р-СО 7,8; Н13; продукты коксоотложения,вода,метан остальное.П р и м е р 14. Отличается от примера 1 тем, что используют реакционную смесь, содержащую метан и кислород в соотношении 36:1 по объему. Приэтом конверсия метана составляет7,2 Е. Баланс полученных продуктов 55 н расчете на превращенный метан,мас.Х: С 6 Н 57; С -С 6 7,22; СО 6,94;Н 16,7; продукты коксоотложения иВода остальное,Баланс полученных продуктов в расчете на пропущенный метан,.мас,Х:С Н 4,7; С -Сб 0,52; СО 0,5: Н 1,2;продукты коксоотложения, вода, метаностальное,Данные, приведенные в примерах,показывают, что получение бенэоланаиболее эффективно при объемных соотношениях метан: кислород, лежащихв интервале значений 6-12:1,Результаты примера 14 указывают нарост селективности процесса в сторону образования бензола, но при этомактивность катализатора низка. В примере 13 наблюдается высокая актинность катализатора в превращении метана, Однако в этом случае наблюдается низкая селективность образованиябензола и, следовательно, непроизводительный расход метана,Из приведенных в примерах данныхвидно, что эа одну технологическуюстадию конверсия метана достигает 1419 Х, при этом селектинность выходабенэола составляет 48-51,5 мас.Х.Содержание бенэола в углеводородных продуктах реакции достигает 91 -94 мас.7,. Выход целевого продуктадостигает 9-11,1 мас,Х на пропущенныйметан,Формула и э обретения1. Способ получения бенэола путем контактирования метана или природного газа при повышенной температуре с катализатором в присутствии окислителя, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и селективности процесса, используют катализатор, содержащий 0,25- 0,40 мас,7 никеля на -окиси алюминия, в качестве окислителя используют кислород воздуха и процесс ведут при температуре 620-675 С и объемном соотношении мета.н:кислород 6-12:1 в присутствии азота.2, Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что процесс проводят при объемной скорости подачи сырья 8000 чПодписноеСР кая на изнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул ектн 24 ТирВНИИПИ Государпо делам изо 3035, Москва, Ж аж 370твенногоретений35, Рауш