Синтез этилена из метана

Высокотемпературное дегидрированием этана

Дегидрирование этана проводят при температуре ~ 1173 К и давлении ~0,05 МПа. Катализатором процесса служит металлический никель (5%) на оксиде хрома (95%):

Этан используют в смеси с азотом. Газ, выходящий из реактора, содержит ~ 33% этилена, небольшое количество ароматических углеводородов и 0,3% ацетилена.

По другому способу этилен получают парциальным окислением этана воздухом при 1073-1123 К. Предварительно этан нагревают до 923 К, а кислород – до 823 К, затем их смешивают в камере смешения в отношении 3:1. Из камеры смешения они с большой скоростью поступают в основной аппарат – камеру сжигания, которая заполнена кольцами Рашига. Благодаря небольшому времени контактирования образование углерода и формальдегида сводится к минимуму. Отходящий из камеры сжигания газ, содержит примерно: 33% (об.) этилена, 26% водорода, 14% этана, 11,5% оксида углерода, 7,5% метана, 4,2% азота и небольшое количество пропана, диоксида углерода и кислорода. Выход этилена составляет ~ 80% от теоретического.

Этот способ не нашел широкого промышленного применения.

Получение этилена из метана может осуществляться тремя путями: через синтез-газ, через метанол и прямой димеризацией метана в этилен.

Значительные степени конверсии достигаются только при проведении реакции с участием окислителей. Использование окислителя затрудняет подбор катализатора для этой реакции, так как катализатор, эффективно активируя метан, должен одновременно слабо активировать кислород, чтобы предотвратить глубокое окисление метана. Это обстоятельство не позволяет применять для данной реакции катализаторы металлы платиновой группы.

Во избежание этой сложности, процесс проводят в две стадии: на первой – чистый метан димеризуют с использованием кислорода катализатора, а на второй – катализатор реокисляют кислородсодержащим газом. Разработаны двухстадийный периодический и одностадийный непрерывный способы окислительной димеризации метана.

Окислительную димеризацию чистого метана с более высокой селективностью по этилену проводят при температуре 973-1073 К в присутствии катализаторов – твердых оксидов с нанесенными на них благородными металлами. Степень конверсии метана составляет ~ 50% при селективности (по этилену) 8%.

Окислительную димеризацию метана по двухстадийной схеме проводят в присутствии оксидных катализаторов, наиболее активными являются оксидные марганцевые катализаторы. Выход углеводородов С₂ на этих системах при 1073 К составляет 13-15%. Способ реализован в опытно-промышленном масштабе.

Дата добавления: 2014-01-20