СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
METHOD OF PRODUCING HIGH-MOLECULAR WEIGHT AROMATIC HYDROCARBONS

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к каталитической переработке биоэтанола в ценные продукты нефтехимии, в частности в высокомолекулярные ароматические углеводороды.
2
2
3
2
2
3
-1
Известен способ получения высокооктанового бензина и пропан-бутановой фракции из низкомолекулярных спиртов (метанола, этанола) в присутствии катализаторов на основе железоалюмосиликата типа МП с силикатным модулем SiO/AlO=20-160, SiO/FeO=3 0-5000 и модифицированных смесью компонента: смеси оксидов меди, цинка и олова в количестве 0,5-10,0 мас%. Степень превращения спирта в жидкие углеводороды при температуре 375-400°C и скорости потока этанола 2 ч составляет 77-85% при наличии рециркуляции газовых продуктов. Октановое число полученной жидкой фракции составляет 88-95% [патент РФ №2330719, приоритет 09.01.2001].
Недостатками данного способа являются низкие значения выхода и селективности по ароматическим углеводородам.
-1
Известен способ получения высокомолекулярных ароматических углеводородов путем каталитической конверсии 96%-ного этанола при 350-400°C, объемной скорости по жидкому сырью 1 ч на цеолитсодержащем катализаторе HZSM-5 [Glazneva T.S. Acidic properties of fiberglass materials/ T.S.Glazneva, V.P.Shmachkova, E.A.Paukshtis // React. Kinet. Catal. Lett. - 2007. - Vol.92. - Р.303-309].
Недостатками данного способа являются низкая селективность и производительность катализатора при небольшой длительности реакционного цикла, не превышающего 2 ч.
-1
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения жидких продуктов, используемых для получения моторного топлива с целью последующего гидрирования полученной фракции высокоароматических углеводородов на Re-, Pt-содержащих цеолитных катализаторах при температуре 350-400°С, объемной скорости по жидкому сырью 1-2 ч и давлении 0,1 МПа, с выходом высокомолекулярных ароматических углеводородов не более 18% [Третьяков В.Ф., Макарфи Ю.И., Третьяков К.В., Французова Н.А., Талышинский P.M. Каталитическая конверсия биоэтанола в углеводородные топлива // Катализ в промышленности, 2010. - №5. - С.10-31].
Недостатками данного способа являются недостаточно высокий выход ароматических углеводородов в целом и низкая селективность по высокомолекулярным ароматическим углеводородам.
Технический результат изобретения - повышение селективности процесса конверсии биоэтанола по ароматическим углеводородам и повышение выхода высокомолекулярных ароматических углеводородов.
-1
Технический результат в предлагаемом изобретении достигается путем каталитической конверсии этанола или смеси этанол-изобутанол (3:1, мас.%) при температуре 400°С, объемной скорости по жидкому сырью 2 ч и давлении 0,1-5,0 МПа на цеолитсодержащем катализаторе следующей рецептуры:
HZSM-5 - 98 мас.%.
2
3
СеО - 2 мас.%.
Реакцию конверсии биоэтанола проводят в проточных адиабатических реакторах непрерывного действия.
3
Продукты конверсии биоэтанола гидрируют в реакторе автоклавного типа объемом 250 см при 250-300°С, 10 МПа.
10
Выход ароматических углеводородов 55-70%, выход С высокомолекулярных ароматических углеводородов до 28%.
Снижение температуры ведет к понижению выхода целевых продуктов и к повышению выхода диэтилового эфира и этилена. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газообразных парафинов (метан, этан), за счет реакции крекинга.
Повышение объемной скорости потока снижает выход углеводородов, уменьшение - снижает селективность.
-1
2
3
Пример 1. В качестве сырья используют 96%-ный этанол. Каталитическую конверсию этанола проводят при температуре 400°C, объемной скорости по жидкому сырью 2 ч на цеолитсодержащем катализаторе следующей рецептуры: HZSM-5 - 98 мас.%, CeO - 2 мас.%.
-1
2
3
Пример 2. Каталитическая конверсия смеси этанол-изобутанол (75 мас.% и 25 мас.% соответственно). Реакцию проводят при температуре 400°C, объемной скорости по жидкому сырью 2 ч на цеолитсодержащем катализаторе следующей рецептуры: HZSM-5 - 98 мас.%, CeO - 2 мас.%.
Жидкие и газообразные продукты конверсии этанола анализировались на хроматографе «Кристаллюкс 4000М» хроматомасс-спектрометрией.
Выход и характеристика получаемых продуктов приведены в таблице.
Таблица
Выход и характеристика получаемых продуктов
Компоненты
Выход продуктов, %
Пример 1биоэтанол
Пример 2биоэтанол + i-бутанол (25%)
C1-C2
0,5
0,51
C3
0,13
4,47
C4
0,09
6,24
C5
2,52
1,33
Бензол
2,54
0,38
C6
35,62
8,85
Толуол
0,54
10,57
C7
4,72
8,41
Этилбензол
4,41
5,35
м-п-ксилолы
21,54
15,99
C8
0,20
0,14
о-ксилол
4,93
4,80
C9
1,53
1,24
Метилэтилбензол
3,03
3,77
C10-ароматические углеводороды
17,70
27,95
Итого:
100,00
100,00
Сумма ароматических углеводородов
54,69
68,81
Концентрация ароматических углеводородов после конверсии биоэтанола в жидкой фракции
56,00
79,50
После гидрирования концентрация ароматических углеводородов в жидкой фракции
20,30
14,50
Октановое число после гидрирования полученной фракции, ИМ
93
96
Примечание:
ИМ - расчетное октановое число по исследовательскому методу
Предложенный способ получения высокомолекулярных ароматических углеводородов позволяет повысить селективность процесса конверсии биоэтанола по ароматическим углеводородам и выход высокомолекулярных ароматических углеводородов.