КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКСИГЕНАТОВ И ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА

Полезная модель относится к области органического синтеза, в частности к производству оксигенатов (метанола, ДМЭ) и углеводородов бензинового ряда (бензина и ароматических углеводородов) из синтез-газа, получаемого путем конверсии углеродсодержащего сырья.
Известен «Способ получения метанола и углеводородов бензинового ряда из синтез-газа» Патент РФ №2 610277 RU, С07С 29/151, опубликовано 08.02.2017 г., бюл. №4, предназначенный для получения метанола и углеводородов бензинового ряда (УБР) из синтез-газа в каскаде из трех и более проточных каталитических реакторов (ПКР), заключающийся в том, что синтез-газ (СГ) с первоначальным соотношением водород-оксид углерода 1,5≤Н2:СО≤2 последовательно пропускают через первые по ходу ПКР с катализатором синтеза метанола с выделением метанола в качестве целевого продукта, затем остаточный после синтеза метанола поток СГ с соотношением водород-оксид углерода Н2:СО≥1 направляют в ПКР с бифункциональным катализатором синтеза диметилового эфира (ДМЭ), полученный ДМЭ направляют в ПКР синтеза УБР с последующим выделением УБР и отходов, направляемых на утилизацию.
2
2
2
Одной из основных проблем возникающей при синтезе оксигенатов из синтез-газа, с неблагоприятным для синтеза метанола соотношением H/(СО-СО) <2 является то, что в этом случае заметно снижается выход метанола, что приводит к снижению общего выхода химических продуктов (моторного топлива, ароматических углеводородов), получаемых на последующей стадии процесса. Одним из вариантов решения этой проблемы является применение бифункционального катализатора синтеза оксигенатов который позволяет получать одновременно метанол и ДМЭ из синтез-газа с низким соотношением H/CO.
2
3
2
2
3
В качестве катализатора синтеза метанола используют медь-цинк-алюминиевый катализатор, состава (в масс. %): CuO - 64,86; ZnO - 25,1; AlO -10,04; в качестве катализатора синтеза ДМЭ используют механическую смесь (1/1-3/1) оксида алюминия марки А-64 и медь-цинк-алюминиевого катализатора; в качестве катализатора синтеза бензиновых у/в используют катализатор на основе кристаллического алюмосиликата, типа пентасил, с величиной мольного отношения SiO/AlO=20-100.
На основании анализа существующих подходов к получению синтетических жидких углеводородов из синтез-газа и изученной патентной литературы можно заключить, что известные катализаторы для процесса конверсии синтез-газа в оксигенаты (метанол) характеризуются недостаточно высокой активностью, и как следствие низкой производительностью. В свою очередь, известные катализаторы для процесса конверсии оксигенатов (в т.ч. метанола) в синтетические у/в (бензин) характеризуются недостаточно высокой селективностью в отношении образования бензина, а также низкой стабильностью, и как следствие неэффективностью работы.
2
3
Исследования процесса получения оксигенатов из синтез-газа проводились на 7 различных комбинированных бифункциональных катализаторах с использованием катализаторов синтеза метанола различного состава и катализатора дегидратации метанола - различных модификаций γ- AlO.
2
Проведенные исследования показали, что получение углеводородов из синтез-газа на полифункциональном катализаторе, представляющем собой смесь оксидного катализатора превращения синтез-газа в оксигенаты и цеолитсодержащего катализатора получения углеводородов из оксигенатов, является достаточно эффективным с точки зрения одновременного получения оксигенатов и у/в. Так, показано, что при работе на СГ с различным соотношением Н/СО (1 и 2, для сырья №1 и 2, соответственно), максимальный выход у/в (2,14 г/ч) при меньшей общей конверсии СО (29,1%) достигается на сырье №1 с большим содержанием СО.
Однако, очевидно, что в таком совмещенном процессе цеолитсодержащий катализатор периодически необходимо подвергать окислительной регенерации, а такая процедура может дезактивировать оксидный катализатор превращения синтез-газа в оксигенаты, что ставит перед инженерами, проектирующими реактора под полифункциональные катализаторы, задачу обеспечения их раздельной регенерации.
На фиг. 1, приведен общий вид устройства, представляющего собой двухсекционный реактор с глухой тарелкой, разделяющей его на две части: первая верхняя часть заполнена смесью для синтеза оксигенатов (Р1), а вторая нижняя - катализатором для конверсии оксигенатов в жидкие углеводороды (Р2), при этом сырье (синтез-газ) поступает из верхней секции в нижнюю через переливное устройство (Н), в котором, при необходимости, нагревается в выносном секционном аппарате, затем продукция поступает в нижнюю секцию (Р2), после чего отводится для сепарации и подготовки, при этом регенерация второй секции осуществляется путем отведения продукции первой ступени (Р1) для накопления или во вспомогательный реактор (BP) на время регенерации второй секции смесью азота и кислорода. Такая конструкция аппарата позволяет без остановки проводить регенерацию катализатора для получения углеводородов.