RU2649629C1 - Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants) - Google Patents

Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2649629C1
RU2649629C1 RU2016146083A RU2016146083A RU2649629C1 RU 2649629 C1 RU2649629 C1 RU 2649629C1 RU 2016146083 A RU2016146083 A RU 2016146083A RU 2016146083 A RU2016146083 A RU 2016146083A RU 2649629 C1 RU2649629 C1 RU 2649629C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
stage
gas
synthesis
oxygenates
Prior art date
Application number
RU2016146083A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Саламбек Наибович Хаджиев
Мария Владимировна Магомедова
Екатерина Геннадьевна Пересыпкина
Михаил Аронович Кипнис
Зарета Муратовна Букина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2016146083A priority Critical patent/RU2649629C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2649629C1 publication Critical patent/RU2649629C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C27/00Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds
    • C07C27/04Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by reduction of oxygen-containing compounds
    • C07C27/06Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by reduction of oxygen-containing compounds by hydrogenation of oxides of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42Catalytic treatment
    • C10G3/44Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/48Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support
    • C10G3/49Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support containing crystalline aluminosilicates, e.g. molecular sieves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: present invention relates to embodiments of the synthetic petroleum production process from natural or associated petroleum gas. One embodiment of the method includes a stage of oxygenates synthesizing from the initial synthesis gas obtained from said feedstock in the presence of a metal oxide catalyst, with production of a mixture comprising oxygenates, a stage of hydrocarbons producing from said mixture in the presence of a zeolite catalyst, a stage of the hydrocarbons separating into a liquid organic phase, which is withdrawn as a product, gas phase and aqueous condensate of the hydrocarbons production stage, and a stage of the gas phase portion returning to the oxygenate synthesis reactor as a circulating gas. At that, the circulation frequency is 3-5, metal catalyst is a catalyst obtained by an industrial copper-zinc-aluminum catalyst MegaMax-507 and active alumina tableting taken in a weight ratio of (1-2) / 1, with a colloidal graphite in an amount of 1.0% by weight of the catalyst, and as the zeolite catalyst is a catalyst based on a decaffeinated zeolite type ZSM-5 modified with zinc and a metal selected from the family of platinum subgroup VIIIB, with composition, wt%: Na2O – 0.09, said metal is 0.1 - 0.5, Fe2O3 – 0.5-1.0, ZnO – 2.0-5.0, Al2O3 – 25.0, SiO2 - the rest, prior to the stage of hydrocarbons producing from the oxygenates containing mixture, preliminarily recovering the aqueous condensate of the oxygenate synthesis stage, which is sent for mixing with the aqueous condensate of the hydrocarbon production stage, the resulting mixture of condensates is sent to a rectification column, and the rectification column distillate with a methanol content of not less than 89.0% by weight is sent to the oxygenates synthesis reactor.
EFFECT: proposed method variants allow to produce synthetic oil with a low content of aromatic compounds while maintaining selectivity.
2 cl, 2 dwg, 2 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к нефтехимии и более конкретно к способу получения синтетической нефти путем каталитической конверсии оксигенатов (диметиловый эфир (ДМЭ) и метанол), полученных из природного или попутного газа через смесь Н2, СО и CO2 (синтез-газ). Изобретение может быть использовано для получения синтетической нефти с низким содержанием ароматических соединений, близкой по составу к газовому конденсату и пригодной, в зависимости от тех или иных задач, для закачки в нефтепровод для повышения рентабельности и производительности нефтяной скважины.The invention relates to petrochemistry and more specifically to a method for producing synthetic oil by catalytic conversion of oxygenates (dimethyl ether (DME) and methanol) obtained from natural or associated gas through a mixture of H 2 , CO and CO 2 (synthesis gas). The invention can be used to obtain synthetic oil with a low content of aromatic compounds, similar in composition to gas condensate and suitable, depending on various tasks, for injection into the pipeline to increase the profitability and productivity of the oil well.

Объемы попутного нефтяного газа (ПНГ), добываемого в России, на 2011 г. составили 67,8 млрд. м3 (см., А.Г. Коржубаев, Д.А. Ламерт, Л.В. Эдер. Проблемы и перспективы эффективного использования попутного нефтяного газа России // Бурение и нефть. 04/2012), в 2013 г. - 74,4 млрд. м3 (см., Доклад руководителя группы мониторинга газовой промышленности ЦДУ ТЭК А. Артамоновой. // 4-я Международная конференция CREON Energy «Попутный нефтяной газ 2013». Москва, 26 марта 2013 года, URL: <http://www.creonenergy.ru/consulting/detailConf.php?ID=109836>. дата 16.11.2016).The volume of associated petroleum gas (APG) produced in Russia in 2011 amounted to 67.8 billion m 3 (see A.G. Korzhubaev, D.A. Lamert, L.V. Eder. Problems and prospects of effective the use of associated petroleum gas in Russia // Drilling and Oil. 04/2012), in 2013 - 74.4 billion m 3 (see, Report of the head of the gas industry monitoring group of the Central Control Department of the Fuel and Energy Complex A. Artamonova. // 4th International CREON Energy conference “Associated Petroleum Gas 2013. Moscow, March 26, 2013, URL: <http://www.creonenergy.ru/consulting/detailConf.php?ID=109836>. date 11.16.2016).

Рациональное использование ПНГ в России реализуется на 76%, из которых около 45% от общей добычи поставляется в газотранспортную сеть и направляется на газоперерабатывающие заводы с получением сухого газа (СОГ), широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), сжиженных газов (СУГ) и стабильного газового бензина (СГБ), и около 31% используется на собственные нужды нефтяных компаний - обратная закачка ПНГ в нефтяной пласт для повышения нефтеотдачи и производство электрической энергии для обеспечения энергетической автономности промысла.The rational use of associated gas in Russia is realized at 76%, of which about 45% of the total production is supplied to the gas transmission network and sent to gas processing plants to produce dry gas (LOG), a wide fraction of light hydrocarbons (BFLH), liquefied gases (LHG) and stable gasoline (GBS), and about 31% is used for the own needs of oil companies - re-injection of APG into the oil reservoir to increase oil recovery and the production of electric energy to ensure energy autonomy of the field.

Нерациональное использование ПНГ составляет 24 %: в 2012-2014 г. было отправлено на сжигание 15,8-17,1 млрд м3 ПНГ (см., указанный Доклад), что в денежном эквиваленте финансовых потерь составляет около 5 млрд. долл. (Книжников А.Ю., Пусенкова Н.Н. Проблемы и перспективы использования попутного нефтяного газа в России // Рабочие материалы ежегодного обзора проблемы в рамках проекта ИМЭМО РАН и WWF России «Экология и Энергетика. Международный контекст». 2015. Вып. 1). И с каждым годом объемы нецелевого использования ПНГ увеличиваются за счет открытия новых месторождений в районах со слабо развитой инфраструктурой по переработке и транспорту.Irrational use of APG is 24%: in 2012-2014, 15.8-17.1 billion m 3 of APG was sent for combustion (see the indicated Report), which amounts to about $ 5 billion in monetary equivalent of financial losses ( Knizhnikov A.Yu., Pusenkova NN Problems and prospects for the use of associated petroleum gas in Russia // Working materials of the annual review of the problem within the framework of the IMEMO RAS and WWF Russia project “Ecology and Energy. International Context. 2015. Issue 1) . And every year the volumes of improper use of associated gas are increasing due to the discovery of new fields in areas with poorly developed infrastructure for processing and transportation.

Проблема утилизации ПНГ имеет не только экономический, но и экологический аспект, поскольку выбросами от сжигания ПНГ являются сажа, CO2, оксиды серы и азота.The problem of APG utilization has not only an economic, but also an environmental aspect, since emissions from APG combustion are soot, CO 2 , and sulfur and nitrogen oxides.

Решением проблемы переработки ПНГ в отсутствие развитой инфраструктуры, т.е. на промыслах, может быть вариант переработки ПНГ в синтетическую нефть, пригодную для транспортировки по нефтепроводу вместе с нефтью.The solution to the problem of APG processing in the absence of developed infrastructure, i.e. in the fields, there may be an option of processing APG into synthetic oil suitable for transportation along the pipeline along with oil.

Традиционная схема переработки газа (природного, попутного, био-) в жидкие углеводороды включает стадии:The traditional scheme of processing gas (natural, associated, bio-) into liquid hydrocarbons includes the stages:

получения синтез-газа,synthesis gas production

получение оксигенатов в две стадии:Obtaining oxygenates in two stages:

синтез-газ → метанол → ДМЭ,synthesis gas → methanol → DME,

или одну стадию:or one stage:

синтез-газ → метанол + ДМЭ + вода,synthesis gas → methanol + DME + water,

и синтез углеводородов.and hydrocarbon synthesis.

Все известные технологии предусматривают рецикл газовой фазы, который организован отдельно на стадии синтеза оксигенатов и отдельно на стадии синтеза бензина (Exxon Mobil (США), Chemieanlagenbau Chemnitz и Фрайбергская горная академия (Германия)), либо несколько стадий объединены в единый циркуляционный контур (Primus Green Energy (США), ИНХС РАН (РФ)). Следует отметить, что у ЗАО «СТК Цеосит» и Haldor Topsoe существуют патенты на реализацию как первого, так и второго варианта организации рецикла.All known technologies include gas phase recycling, which is organized separately at the oxygenate synthesis stage and separately at the gasoline synthesis stage (Exxon Mobil (USA), Chemieanlagenbau Chemnitz and Freiberg Mining Academy (Germany)), or several stages are combined into a single circulation circuit (Primus Green Energy (USA), INHS RAS (RF)). It should be noted that STK Zeosit and Haldor Topsoe have patents for the implementation of both the first and second options for organizing recycling.

Известен способ получения бензина компании Haldor Topsoe по патенту РФ №2448147 С2, опубл. 20.04.2012, согласно которому синтез углеводородных компонентов бензина из синтез-газа осуществляют через оксигенатсодержащее сырье, в том числе метанол и/или ДМЭ и смесь, содержащую до 1,0 % мас. других оксигенатов (С26 спирты, простые эфиры высших спиртов С3+). При этом синтез оксигенатов осуществляют при температуре 200-350°C, давлении 25-150 бар на катализаторе, содержащем в своем составе Al2O3, алюмосиликат и/или цеолит, а также Cu и/или ZnO. После стадии синтеза оксигенатов поток охлаждают, конденсируют, выделяют жидкую и газовую фазы. Газовую фазу используют в качестве байпасов в реакторе синтеза оксигенатов. Жидкую фазу направляют на синтез бензина при температуре 300-450°C, давлении 25-150 бар на цеолитном катализаторе HZSM-5. После стадии синтеза углеводородов поток охлаждают, конденсируют, выделяют жидкую (водную и органическую) и газовую фазы. Газовую фазу направляют на смешение с исходным синтез-газом, весь поток очищают от СО2 и подают на стадию синтеза оксигенатов или на стадию синтеза бензина. Таким образом, можно сказать, что две стадии объединены единым циркуляционным контуром.A known method of producing gasoline company Haldor Topsoe according to the patent of the Russian Federation No. 2448147 C2, publ. 04/20/2012, according to which the synthesis of hydrocarbon components of gasoline from synthesis gas is carried out through oxygenate-containing raw materials, including methanol and / or DME and a mixture containing up to 1.0% wt. other oxygenates (C 2 -C 6 alcohols, ethers of higher alcohols C 3+ ). The synthesis of oxygenates is carried out at a temperature of 200-350 ° C, a pressure of 25-150 bar on a catalyst containing Al 2 O 3 , aluminosilicate and / or zeolite, as well as Cu and / or ZnO. After the stage of synthesis of oxygenates, the stream is cooled, condensed, and liquid and gas phases are isolated. The gas phase is used as bypass in the oxygenate synthesis reactor. The liquid phase is directed to the synthesis of gasoline at a temperature of 300-450 ° C, a pressure of 25-150 bar on a HZSM-5 zeolite catalyst. After the stage of hydrocarbon synthesis, the stream is cooled, condensed, and the liquid (aqueous and organic) and gas phases are isolated. The gas phase is directed to mixing with the original synthesis gas, the entire stream is purified from CO 2 and fed to the stage of synthesis of oxygenates or to the stage of synthesis of gasoline. Thus, we can say that the two stages are combined by a single circulation circuit.

В заявке Haldor Topse WO 2016/116612 А1 от 22.01.2015 синтез бензина осуществляют при температуре 370-420°C, давлении 20 бар с использованием в качестве катализатора цеолита HZSM-5, модифицированного металлами (Zn, Ga, In, Mo, Ag, P, Ge, Sn, Pd, Pt). Согласно представленным примерам содержание ароматических соединений в продукте составляет 35-55 % мас., дурола - 1,5-8,5 % мас.In Haldor Topse application WO 2016/116612 A1 dated 01/22/2015, gasoline is synthesized at a temperature of 370-420 ° C, a pressure of 20 bar using HZSM-5 zeolite modified with metals as a catalyst (Zn, Ga, In, Mo, Ag, P, Ge, Sn, Pd, Pt). According to the presented examples, the content of aromatic compounds in the product is 35-55% wt., Durene - 1.5-8.5% wt.

Известен способ получения транспортного топлива, в том числе бензина, из синтез-газа компании Primus Green Energy по патенту РФ №2574390 С2, опубл. 10.02.2016, согласно которому получение топлива осуществляют в четырех последовательных каталитических реакторах, включая реактор синтеза метанола, ДМЭ, углеводородов и конверсии тяжелого бензина, с промежуточным теплообменом между реакторами, но без отделения продуктов между ними, при давлении 50-100 атм. После 4-го реактора контактный газ охлаждают и конденсируют. Газы, не прореагировавшие в 4-м реакторе, возвращают в повторный цикл в первый реактор. Водный конденсат и жидкие углеводороды выводят из схемы. Получаемый продукт содержит 30-40 % мас. изо- и н-парафинов C5-C8, 15-25 % мас. циклопарафинов С68, 2-5 % мас. толуола, 6-10 % мас. ксилолов, 10-15 % мас. триметилбензолов, 15-20 % мас. тетра- и в более высокой степени замещенных бензолов, в том числе дурол.A known method of producing transport fuel, including gasoline, from the synthesis gas of the company Primus Green Energy according to the patent of the Russian Federation No. 2574390 C2, publ. 02/10/2016, according to which the production of fuel is carried out in four successive catalytic reactors, including a reactor for the synthesis of methanol, DME, hydrocarbons and the conversion of heavy gasoline, with intermediate heat transfer between the reactors, but without separation of the products between them, at a pressure of 50-100 atm. After the 4th reactor, the contact gas is cooled and condensed. Gases that did not react in the 4th reactor are recycled to the first reactor. Water condensate and liquid hydrocarbons are removed from the circuit. The resulting product contains 30-40% wt. iso- and n-paraffins C 5 -C 8 , 15-25% wt. cycloparaffins C 6 -C 8 , 2-5% wt. toluene, 6-10% wt. xylene, 10-15% wt. trimethylbenzenes, 15-20% wt. tetra- and to a higher degree substituted benzene, including durene.

Синтез метанола в первом реакторе осуществляют с применением CuO/ZnO/Al2O3 катализатора при температуре 220-260°C, синтез ДМЭ во втором реакторе - с применением γ-Al2O3 при температуре 400-420°C, синтез углеводородов - на цеолите ZSM-5 при температуре 343-420°C, конверсию тяжелого бензина - на восстановленном в присутствие Н2 (или смеси Н2/СО) металоксидном катализаторе, содержащем оксиды металлов IХ, X, VI Групп (Ni, Со, Мо), на оксидно-алюминиевом носителе при температуре 150-180°C.Methanol synthesis in the first reactor is carried out using a CuO / ZnO / Al 2 O 3 catalyst at a temperature of 220-260 ° C, DME synthesis in a second reactor using γ-Al 2 O 3 at a temperature of 400-420 ° C, hydrocarbon synthesis on ZSM-5 zeolite at a temperature of 343-420 ° C, heavy gasoline conversion - on a metal oxide catalyst reduced in the presence of H 2 (or a mixture of H 2 / CO) containing metal oxides of IX, X, VI groups (Ni, Co, Mo) , on an aluminum oxide carrier at a temperature of 150-180 ° C.

Изобретение продемонстрировано результатами испытания на установке мощностью 5-10 г/ч по жидкому топливу, состоящей из 4-х последовательно соединенных Berty-реакторах, объединенных одним циркуляционным контуром. Вместе с тем, в Berty-реакторе отсутствуют диффузионные ограничения за счет наличия внутренней циркуляции, и строго говоря, представленные результаты не могут быть квалифицированно масштабированы на большую мощность установки.The invention is demonstrated by the results of tests on a plant with a capacity of 5-10 g / h for liquid fuel, consisting of 4 Berty reactors connected in series, united by one circulation loop. At the same time, there are no diffusion restrictions in the Berty reactor due to the presence of internal circulation, and strictly speaking, the presented results cannot be qualified to scale to a large plant power.

Известен способ получения углеводородов из оксида углерода и водорода ЗАО «СТК «Цеосит», Патент РФ №2284312 С1, опубл. 27.09.2006, согласно которому конверсию синтез-газа в углеводороды C5+ проводят в одну стадию, состоящую из двух реакционных зон: в первой реакционной зоне используют бифункциональный катализатор на основе цеолита ZSM-5 или ZSM-11 и металлоксидного компонента (ZnO-Cr2O3-W2O5), во второй реакционной зоне используют многофункциональный кислотный катализатор на основе ZSM-5 или ZSM-11. Процесс осуществляют без охлаждения, конденсации и выделения продуктов между двумя зонами в едином циркуляционном контуре при кратности циркуляции, равной 60-400, давлении 40-100 атм и температуре в зонах реакции Т1=340-420°C и Т2=340-460°C. Селективность образования бензина составляет 70-82% мас., а получаемый продукт в зависимости от состава применяемого катализатора может содержать от 20-25 до 40-50 % мас. ароматических соединений.A known method of producing hydrocarbons from carbon monoxide and hydrogen, ZAO "STK" Zeosit ", RF Patent No. 2284312 C1, publ. 09/27/2006, according to which the conversion of synthesis gas to C 5+ hydrocarbons is carried out in one stage, consisting of two reaction zones: a bifunctional catalyst based on zeolite ZSM-5 or ZSM-11 and a metal oxide component (ZnO-Cr) is used in the first reaction zone 2 O 3 -W 2 O 5 ), in the second reaction zone a multifunctional acid catalyst based on ZSM-5 or ZSM-11 is used. The process is carried out without cooling, condensation and separation of products between two zones in a single circulation circuit with a circulation ratio of 60-400, a pressure of 40-100 atm and a temperature in the reaction zones T 1 = 340-420 ° C and T 2 = 340-460 ° C. The selectivity of gasoline formation is 70-82% wt., And the resulting product, depending on the composition of the catalyst used, may contain from 20-25 to 40-50% wt. aromatic compounds.

Недостатком всех перечисленных изобретений является высокое содержание ароматических соединений в конечном продукте, и связанные с этим проблемы транспортировки жидких углеводородов по трубопроводам.The disadvantage of all these inventions is the high content of aromatic compounds in the final product, and the associated problems of transporting liquid hydrocarbons through pipelines.

Наиболее близким к заявленному является способ получения синтетической нефти - смеси углеводородов по патенту РФ №2442767, С07С 1/04, 20.02.2012 г. Согласно этому способу исходный синтез-газ, полученный из любого сырья, включая попутные нефтяные газы, смешивают с циркулирующим газом и подают в первый реактор, в котором при давлении 5-10 МПа и в интервале температур 220-300°C на комбинированном металлооксидном катализаторе осуществляется синтез оксигенатов (ДМЭ и метанола). Затем парогазовая смесь из реактора синтеза оксигенатов без промежуточного их отделения от непревращенных компонентов синтез-газа поступает во второй реактор, где в присутствии катализатора на основе цеолита типа пентасилов, содержащего оксид цинка и палладий, при том же давлении, что и в реакторе синтеза оксигенатов, и температуре 340-360°С осуществляют синтез углеводородов. Контактная смесь из реактора поступает в сепаратор, где происходит разделение ее на водную, жидкую органическую и газовую фазу. Газовая фаза, содержащая непрореагировавшие компоненты синтез-газа и легкие углеводородные газы С14, разделяется на два потока. Основная часть потока поступает на вход циркуляционного компрессора и возвращается в реактор синтеза оксигенатов. Вторая часть потока (газ сдувки) сбрасывается в атмосферу или используется в качестве топливного газа для технических нужд. Такой способ позволяет получать качественный и экологически чистый высокооктановый бензин с октановым числом по исследовательскому методу не менее 90 пунктов, отвечающий нормам международного стандарта, с высокой селективностью - выход углеводородов С5+ составляет 67,2-79,3 % мас.Closest to the claimed is a method for producing synthetic oil - a mixture of hydrocarbons according to the patent of the Russian Federation No. 2442767, С07С 1/04, 02/20/2012. According to this method, the initial synthesis gas obtained from any raw material, including associated petroleum gases, is mixed with circulating gas and fed to the first reactor, in which the synthesis of oxygenates (DME and methanol) is carried out on a combined metal oxide catalyst at a pressure of 5-10 MPa and in the temperature range 220-300 ° C. Then the gas-vapor mixture from the oxygenate synthesis reactor without their intermediate separation from the unconverted components of the synthesis gas enters the second reactor, where, in the presence of a pentasil type zeolite catalyst containing zinc oxide and palladium, at the same pressure as in the oxygenate synthesis reactor, and a temperature of 340-360 ° C carry out the synthesis of hydrocarbons. The contact mixture from the reactor enters the separator, where it is separated into an aqueous, liquid organic and gas phase. The gas phase containing unreacted components of the synthesis gas and light hydrocarbon gases C 1 -C 4 is divided into two streams. The main part of the flow enters the inlet of the circulation compressor and returns to the oxygenate synthesis reactor. The second part of the stream (purge gas) is discharged into the atmosphere or is used as fuel gas for technical needs. This method allows to obtain high-quality and environmentally friendly high-octane gasoline with an octane rating of at least 90 points according to the research method that meets international standards, with high selectivity - the yield of C 5+ hydrocarbons is 67.2-79.3% wt.

По этому патенту на стадии синтеза оксигенатов используют медь-цинк-хромовый катализатор состава, % мас.: CuO - 23,25; ZnO - 23,25; Cr2O3 - 16,6; Al2O3 - 36,9, разработанный и запатентованный ИНХС РАН (Патент РФ №2218988, 2003 г.). На стадии синтеза высокооктанового бензина используют катализатор на основе цеолитов типа пентасилов с SiO2/Al2O3=25-100 состава, % мас.: ZnO - 0,1-3,0; Pd - 0,1-1,0; цеолит - 50-70; остальное - связующее, разработанный и запатентованный ИНХС РАН (Патент РФ №2248341, 2005). Недостатками представленного способа являются:According to this patent, at the stage of synthesis of oxygenates, a copper-zinc-chromium catalyst of the composition is used,% wt .: CuO - 23.25; ZnO 23.25; Cr 2 O 3 - 16.6; Al 2 O 3 - 36.9, developed and patented by the Institute of Chemical Economy of the Russian Academy of Sciences (RF Patent №2218988, 2003). At the stage of synthesis of high-octane gasoline, a catalyst based on zeolites of the pentasil type with SiO 2 / Al 2 O 3 = 25-100 composition, wt.%: ZnO - 0.1-3.0; Pd 0.1-1.0; zeolite - 50-70; the rest is a binder, developed and patented by the Institute of Chemical Economy of the Russian Academy of Sciences (RF Patent No. 2248341, 2005). The disadvantages of the presented method are:

высокое содержание ароматических соединений в получаемой смеси - 16,1-30,0% мас., что препятствует применению полученной смеси углеводородов для закачки в трубопровод;the high content of aromatic compounds in the resulting mixture is 16.1-30.0 wt.%, which prevents the use of the resulting mixture of hydrocarbons for injection into the pipeline;

использование на стадии синтеза оксигенатов катализатора, содержащего в своем составе токсичные соединения хрома, который в настоящее время снят с производства из-за повышения экологических требований к синтезу и утилизации катализаторов. Это препятствует применению известного способа в промышленности.the use at the stage of synthesis of oxygenates of a catalyst containing toxic chromium compounds, which is currently discontinued due to increased environmental requirements for the synthesis and disposal of catalysts. This prevents the application of the known method in industry.

Кроме того, согласно представленным в патенте примерам, в случае использования исходного синтез-газа с низкой концентрацией СО, сохранить высокую производительность удается только за счет высокой кратности циркуляции - 10 об./об., что увеличивает энергозатраты на производство готовой продукции.In addition, according to the examples presented in the patent, in the case of using the initial synthesis gas with a low concentration of CO, it is possible to maintain high productivity only due to the high multiplicity of circulation - 10 vol./vol., Which increases the energy consumption for the production of finished products.

В качестве катализатора первой стадии может быть использован катализатор, приготовленный на основе медьцинкалюминиевого промышленного катализатора синтеза метанола МегаМакс-507 и промышленного активного оксида алюминия, взятых в различном соотношении (см. таблицу 1), который по своим показателям работы (конверсия СО, селективность образования ДМЭ и метанола) превосходит Cu-Zn-Cr-катализатор.As a catalyst of the first stage, a catalyst prepared on the basis of a copper-zinc-aluminum industrial methanol synthesis catalyst MegaMax-507 and industrial active alumina taken in various proportions (see table 1) can be used, which in terms of its performance (CO conversion, selectivity for the formation of DME and methanol) is superior to the Cu-Zn-Cr catalyst.

Figure 00000001
Figure 00000001

Однако авторами было установлено, что использование смеси МегаМакс-507/Al2O3 в различном соотношении на стадии синтеза оксигенатов совместно с цеолитным катализатором синтеза бензина (НХС-1 состава, % мас.: ZnO - 0,1-3,0; Pd - 0,1-1,0; цеолит - 50-70; остальное - связующее) приводит к снижению селективности образования углеводородов. Это обусловлено высокой гидрирующей/гидрокрекирующей активностью палладия, одного из основных компонентов катализатора синтеза синтетической нефти, в условиях низкой концентрации СО в составе циркулирующего газа и низкой активностью цеолитного катализатора в конверсии ДМЭ, что приводит к потерям углерода в виде метанола в водной фазе после стадии получения синтетической нефти.However, the authors found that the use of a MegaMax-507 / Al 2 O 3 mixture in a different ratio at the stage of oxygenate synthesis in conjunction with a zeolite catalyst for gasoline synthesis (НХС-1 composition,% wt .: ZnO - 0.1-3.0; Pd - 0.1-1.0; zeolite - 50-70; the rest is a binder) reduces the selectivity of the formation of hydrocarbons. This is due to the high hydrogenating / hydrocracking activity of palladium, one of the main components of the synthetic oil synthesis catalyst, under conditions of low CO concentration in the circulating gas and low zeolite catalyst activity in the DME conversion, which leads to carbon losses in the form of methanol in the aqueous phase after the production stage synthetic oil.

Применение нового цеолитного катализатора на основе декатионированного цеолита типа ZSM-5, модифицированного цинком и металлом, выбранным из семейства платины подгруппы VIIIB, разработанного в ИНХС РАН - НХС-2 совместно с МегаМакс-507/Al2O3 ((1-2)/1/графит), позволяет увеличить селективность образования синтетической нефти при высокой кратности циркуляции. Однако снижение кратности циркуляции приводит к увеличению содержания ароматических соединений и, в частности, дурола в составе синтетической нефти.The use of a new zeolite catalyst based on decationized zeolite of the ZSM-5 type, modified with zinc and a metal selected from the platinum family of subgroup VIIIB, developed at the Institute of Chemical Economy of the Russian Academy of Sciences - NHS-2 together with MegaMax-507 / Al 2 O 3 ((1-2) / 1 / graphite), allows to increase the selectivity of the formation of synthetic oil with a high ratio of circulation. However, a decrease in the multiplicity of circulation leads to an increase in the content of aromatic compounds, and, in particular, durene in the composition of synthetic oil.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка комплексного промышленного процесса переработки попутного нефтяного газа в синтетическую нефть, который при применении в промышленных условиях обеспечивает низкое содержание ароматических соединений в получаемом продукте, сохранение производительности при низкой кратности циркуляции и утилизацию метанола, что позволяет снизить расход исходного синтез-газа.The objective of the proposed technical solution is to develop a comprehensive industrial process for the processing of associated petroleum gas into synthetic oil, which, when used in an industrial environment, provides a low content of aromatic compounds in the resulting product, maintaining productivity at a low circulation rate and utilizing methanol, which reduces the consumption of the initial synthesis gas .

Поставленная задача по первому варианту осуществления изобретения решается тем, что в способе получения синтетической нефти из природного или попутного нефтяного газа, включающем стадию синтеза оксигенатов из исходного синтез-газа, полученного известными методами из указанного сырья, в присутствии металлооксидного катализатора, с получением смеси, содержащей оксигенаты, стадию получения углеводородов из указанной смеси в присутствии цеолитного катализатора, стадию разделения углеводородов на жидкую органическую фазу, которую выводят как продукт, газовую фазу и водный конденсат стадии получения углеводородов и стадию возвращения части газовой фазы в реактор синтеза оксигенатов как циркулирующего газа, кратность циркуляции составляет 3-5, в качестве металлооксидного катализатора используют катализатор, полученный таблетированием промышленного медьцинкалюминиевого катализатора МегаМакс-507 и активного оксида алюминия, взятых в соотношении (1-2)/1, с коллоидным графитом в количестве 1,0% от массы катализатора, в качестве цеолитного катализатора - катализатор на основе декатионированного цеолита типа ZSM-5, модифицированного цинком и металлом, выбранным из семейства платины подгруппы VIIIB, состава, % мас.: Na2O - 0,09, указанный металл 0,1-0,5, Fe2O3 - 0,5-1,0 %, ZnO - 2,0-5,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - остальное, до стадии получения углеводородов из смеси, содержащей оксигенаты, предварительно выделяют водный конденсат стадии синтеза оксигенатов, который направляют на смешение с водным конденсатом стадии получения углеводородов, полученную смесь конденсатов направляют в ректификационную колонну, а дистиллят ректификационной колонны с содержанием метанола не менее 89,0% мас. направляют в реактор синтеза оксигенатов.The task according to the first embodiment of the invention is solved in that in a method for producing synthetic oil from natural or associated petroleum gas, comprising the step of synthesizing oxygenates from an initial synthesis gas obtained by known methods from said raw materials, in the presence of a metal oxide catalyst, to obtain a mixture containing oxygenates, a step for producing hydrocarbons from said mixture in the presence of a zeolite catalyst, a step for separating hydrocarbons into a liquid organic phase, which It is a product, gas phase and water condensate of the hydrocarbon production stage and the stage of returning part of the gas phase to the oxygenate synthesis reactor as a circulating gas, the multiplicity of circulation is 3-5, the catalyst obtained by tabletting the industrial copper-zinc catalyst MegaMax-507 and active aluminum oxide, taken in the ratio (1-2) / 1, with colloidal graphite in an amount of 1.0% by weight of the catalyst, as a zeolite catalyst, a catalyst based decationized zeolite type ZSM-5, modified with zinc and a metal selected from the platinum family of subgroup VIIIB, composition,% wt .: Na 2 O - 0.09, the metal 0.1-0.5, Fe 2 O 3 - 0, 5-1.0%, ZnO - 2.0-5.0, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - the rest, before the stage of hydrocarbon production from the mixture containing oxygenates, the water condensate of the oxygenate synthesis stage is preliminarily isolated, which sent for mixing with the aqueous condensate of the hydrocarbon production stage, the resulting mixture of condensates is sent to a distillation column, and the distillate of the distillation column with the content of methanol is not less than 89.0% wt. sent to the oxygenate synthesis reactor.

По второму варианту осуществления изобретения из дистиллята ректификационной колонны с содержанием метанола не менее 89,0% мас. путем разложения получают компоненты синтез-газа, которые подают на смешение с исходным синтез-газом.According to a second embodiment of the invention, from a distillate of a distillation column with a methanol content of at least 89.0% wt. by decomposition, syngas components are obtained which are mixed with the feed syngas.

В качестве катализатора синтеза оксигенатов предлагается использовать катализатор, состоящий из промышленного медьцинкалюминиевого катализатора МегаМакс-507 и промышленного активного оксида алюминия, взятых в массовом соотношении, равном (1-2)/1, и коллоидного графита в количестве 1,0% от массы катализатора.As a catalyst for the synthesis of oxygenates, it is proposed to use a catalyst consisting of MegaMax-507 industrial copper-zinc catalyst and industrial active alumina, taken in a mass ratio of (1-2) / 1, and colloidal graphite in an amount of 1.0% by weight of the catalyst.

В качестве катализатора получения синтетической нефти предлагается использовать катализатор НХС-2 - цеолитный катализатор на основе декатионированного цеолита типа ZSM-5, модифицированного цинком и металлом, выбранным из семейства платины подгруппы VIIIB, состава, % мас.: Na2O - 0,09, указанный металл 0,1-0,5, Fe2O3 - 0,5-1,0, ZnO - 2,0-5,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - остальное. К металлам семейства платины подгруппы VIIIB относятся платина, рутений, родий, палладий, осмий, иридий. Отделение водного конденсата после реактора синтеза оксигенатов приводит к снижению содержания ароматических соединений в продукте при сохранении селективности образования углеводородов.It is proposed to use the catalyst NHX-2, a zeolite catalyst based on a decationized zeolite of the ZSM-5 type, modified with zinc and a metal selected from the platinum family of subgroup VIIIB, as a catalyst,% wt .: Na 2 O - 0.09, said metal is 0.1-0.5, Fe 2 O 3 is 0.5-1.0, ZnO is 2.0-5.0, Al 2 O 3 is 25.0, SiO 2 is the rest. The metals of the platinum family of subgroup VIIIB include platinum, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium. The separation of water condensate after the oxygenate synthesis reactor leads to a decrease in the content of aromatic compounds in the product while maintaining the selectivity of hydrocarbon formation.

Синтез-газ может быть получен известными методами (например, паровой, кислородной или углекислотной конверсией) из попутного нефтяного газа или из природного газа, основным компонентом которых является метан.The synthesis gas can be obtained by known methods (for example, steam, oxygen or carbon dioxide conversion) from associated petroleum gas or from natural gas, the main component of which is methane.

Технологические приемы для реализации технологии в опытно-промышленных масштабах - возврат метанола в реактор синтеза оксигенатов и разложение метанола до синтез-газа - позволяют увеличить производительность установки и решить проблему утилизации сточных вод.Technological methods for the implementation of the technology on a pilot scale — the return of methanol to the oxygenate synthesis reactor and the decomposition of methanol to synthesis gas — increase the plant's productivity and solve the problem of wastewater disposal.

Катализатор синтеза оксигенатов получают таблетированием шихты, состоящей из МегаМакс-507, который производится по ТУ У 24.6-31337612-010:2009, и активного оксида алюминия, взятых в количествах, обеспечивающих соотношение МегаМакс-507 и активного оксида алюминия равное (1-2)/1. Активный оксид алюминия соответствует ГОСТ 8136-85 и представляет собой γ-Al2O3. Для лучшего таблетирования в катализаторную шихту добавляют 1,0% мас. графита коллоидной марки С-1 (ТУ 113-08-48-63-90).A catalyst for the synthesis of oxygenates is obtained by tabletting a mixture consisting of MegaMax-507, which is produced according to TU U 24.6-31337612-010: 2009, and active alumina, taken in amounts that provide a ratio of MegaMax-507 and active alumina equal to (1-2) /one. Active alumina complies with GOST 8136-85 and is γ-Al 2 O 3 . For better tableting, 1.0% wt. graphite of colloidal grade S-1 (TU 113-08-48-63-90).

Техническим результатом от использования предлагаемого технического решения является получение синтетической нефти с низким содержанием ароматических соединений, являющейся по своему составу аналогом газового конденсата, при сохранении селективности ее образования в условиях использования исходного синтез-газа с высокой концентрацией водорода и низкой кратности циркуляции (не более 5) и увеличение производительности установки. Дополнительным эффектом является использование на первой стадии синтеза оксигенатов нетоксичного катализатора.The technical result from the use of the proposed technical solution is to obtain synthetic oil with a low content of aromatic compounds, which is an analogue of gas condensate in its composition, while maintaining the selectivity of its formation under the conditions of using the initial synthesis gas with a high concentration of hydrogen and a low circulation ratio (not more than 5) and increased installation performance. An additional effect is the use of a non-toxic catalyst in the first stage of oxygenation.

На Фиг. 1 представлена схема процесса по прототипу.In FIG. 1 shows a process diagram of the prototype.

На Фиг. 2 представлена схема процесса по изобретению, на которой показаны оба варианта осуществления изобретения.In FIG. 2 is a flow diagram of a process of the invention, showing both embodiments of the invention.

На схемах:In the diagrams:

Аппараты:Devices:

1 - реактор синтеза оксигенатов,1 - reactor for the synthesis of oxygenates,

2 - реактор получения углеводородов,2 - a hydrocarbon production reactor,

3 - сепаратор трехфазный,3 - three-phase separator,

4 - циркуляционный компрессор,4 - circulation compressor,

5 - сепаратор двухфазный,5 - two-phase separator,

6 - ректификационная колонна,6 - distillation column,

7 - реактор разложения,7 - decomposition reactor,

8 - нагнетательный компрессор.8 - discharge compressor.

Потоки:Streams:

9 - исходный синтез-газ,9 - source synthesis gas,

10 - циркулирующий газ,10 - circulating gas

11 - контактный газ 1-й стадии,11 - contact gas of the 1st stage,

12 - водный конденсат 2-й стадии,12 - water condensate of the 2nd stage,

13 - синтетическая нефть,13 - synthetic oil,

14 - сдувка,14 - blowing,

15 - водный конденсат 1-й стадии,15 - water condensate of the 1st stage,

16 - газовая фаза,16 - gas phase,

17 - вода,17 - water

18 и 19 - метанол - дистиллят ректификационной колонны с содержанием метанола не менее 89,0 % мас. (по первому и второму вариантам осуществления изобретения соответственно).18 and 19 — methanol — distillate of a distillation column with a methanol content of at least 89.0% wt. (according to the first and second embodiments of the invention, respectively).

20 - контактный газ 2-й стадии.20 - contact gas of the 2nd stage.

В случае, если метанол потоком 18 направляют в реактор синтеза оксигенатов 1, реализуется первый вариант осуществления изобретения. В случае, если метанол вместо этого потоком 19 направляют в реактор разложения 7, далее в нагревательный компрессор 8 и на смешение с исходным синтез-газом, реализуется второй вариант осуществления изобретения.In the event that methanol is sent by stream 18 to the oxygenate synthesis reactor 1, the first embodiment of the invention is implemented. In the event that methanol is instead directed by stream 19 to a decomposition reactor 7, then to a heating compressor 8 and mixed with the original synthesis gas, a second embodiment of the invention is implemented.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами, подтверждающими эффективность предлагаемого способа получения синтетической нефти.The invention is illustrated by the following examples, confirming the effectiveness of the proposed method for producing synthetic oil.

Пример 1 (по прототипу).Example 1 (prototype).

Процесс осуществляют по схеме, изображенной на Фиг. 1. Исходный синтез-газ (поток 9) состава, % об.: Н2 - 59; СО - 33; CO2 - 2; N2 - 5, полученный из попутного нефтяного газа, подают на смешение с циркулирующим газом (поток 10). Далее смесь поступает в первый реактор - реактор синтеза оксигенатов (1), в котором на комбинированном металлооксидном катализаторе состава, % мас.: CuO - 23,25; ZnO - 23,25; Cr2O3 - 16,6; Al2O3 - 36,9 осуществляют синтез оксигенатов (ДМЭ и метанола). Давление в системе - 10,0 МПа. Далее синтез оксигенатов кратко именуется 1-й стадией. Затем парогазовую смесь из реактора синтеза оксигенатов - контактный газ 1-й стадии (поток 11) - без промежуточного их отделения от непревращенных компонентов синтез-газа направляют во второй реактор (2) - реактор получения углеводородов, где в присутствии цеолитного катализатора состава, % мас.: ZnO - 0,1-3,0; Pd - 0,1-1,0; цеолит ЦВМ - 50,0-70,0; связующее - остальное, при том же давлении, что и в реакторе синтеза оксигенатов, осуществляют синтез углеводородов (далее кратко именуется 2-й стадией). Контактная смесь из реактора (2) (поток 20) поступает в трехфазный сепаратор (3), где происходит разделение ее на водную, жидкую органическую и газовую фазу. Водную фазу - водный конденсат после 2-й стадии (поток 12) с концентрацией метанола 5,0 % мас. выводят из процесса. Основную часть газовой фазы, содержащей непрореагировавшие компоненты синтез-газа и легкие углеводородные газы C1-C4, направляют на вход циркуляционного компрессора (4) и возвращают в реактор синтеза оксигенатов (1) как циркулирующий газ (поток 10). Остальную часть газовой фазы в виде сдувки (поток 14) выводят из процесса. Жидкую органическую фазу часть из трехфазного сепаратора (3) выводят как продукт - синтетическую нефть (поток 13). Кратность циркуляции равна 10.The process is carried out according to the circuit depicted in FIG. 1. The original synthesis gas (stream 9) composition,% vol .: H 2 - 59; СО - 33; CO 2 - 2; N 2 - 5, obtained from associated petroleum gas, is fed to a mixture with circulating gas (stream 10). Next, the mixture enters the first reactor — the oxygenate synthesis reactor (1), in which, on a combined metal oxide catalyst,% wt.: CuO — 23.25; ZnO 23.25; Cr 2 O 3 - 16.6; Al 2 O 3 - 36.9 carry out the synthesis of oxygenates (DME and methanol). The pressure in the system is 10.0 MPa. Further, the synthesis of oxygenates is briefly referred to as the 1st stage. Then the gas-vapor mixture from the oxygenate synthesis reactor — stage 1 contact gas (stream 11) —without their intermediate separation from the unconverted components of the synthesis gas, is sent to the second reactor (2) —the hydrocarbon production reactor, where, in the presence of a zeolite catalyst,% wt .: ZnO - 0.1-3.0; Pd 0.1-1.0; zeolite CVM - 50.0-70.0; the binder is the rest, at the same pressure as in the oxygenate synthesis reactor, the synthesis of hydrocarbons is carried out (hereinafter referred to briefly as the 2nd stage). The contact mixture from the reactor (2) (stream 20) enters a three-phase separator (3), where it is separated into an aqueous, liquid organic and gas phase. The aqueous phase is an aqueous condensate after the 2nd stage (stream 12) with a methanol concentration of 5.0% wt. deduced from the process. The main part of the gas phase containing unreacted components of the synthesis gas and light hydrocarbon gases C 1 -C 4 is directed to the inlet of the circulation compressor (4) and returned to the oxygenate synthesis reactor (1) as a circulating gas (stream 10). The rest of the gas phase in the form of purge (stream 14) is removed from the process. The liquid organic phase is removed from the three-phase separator (3) as a synthetic oil product (stream 13). The multiplicity of circulation is 10.

Пример 2 (по прототипу).Example 2 (prototype).

Процесс проводят аналогично примеру 1 с использованием в качестве исходного синтез-газ состава, % об.: Н2 - 75; СО - 13; CO2 - 7; N2 - 5. Водный конденсат после 2-й стадии выводят с концентрацией метанола 23,0 % мас.The process is carried out analogously to example 1 using the composition as a starting synthesis gas,% vol .: H 2 - 75; СО - 13; CO 2 - 7; N 2 - 5. The aqueous condensate after the 2nd stage is removed with a methanol concentration of 23.0% wt.

Пример 3.Example 3

Процесс осуществляют по схеме, изображенной на Фиг. 2.The process is carried out according to the circuit depicted in FIG. 2.

Газовый поток, состоящий из исходного синтез-газа состава, % об.: Н2 - 74; СО - 19; CO2 - 5; N2 - 2 (поток 9), и циркулирующего газа (поток 10), подают в реактор синтеза оксигенатов (1). Давление в системе - 9,0 МПа. Температура газа на входе в реактор синтеза оксигенатов 240°C. В нем на комбинированном металлооксидном катализаторе состава, % мас.: CuO - 30,2, ZnO - 15,4, Al2O3 - 53,4, графит - 1,0 осуществляют синтез оксигенатов (ДМЭ и метанола). Катализатор получен таблетированием шихты, состоящей из МегаМакс-507 и активного оксида алюминия Al2O3, взятыми в массовом соотношении 1 к 1, с добавлением графита. Затем парогазовую смесь из реактора (1) - контактный газ 1-й стадии (поток 11) - охлаждают и разделяют на газовую фазу и водную фазы в двухфазном сепараторе (5). Водную фазу - водный конденсат после 1-й стадии (поток 15) с концентрацией метанола 40,0 % мас. направляют на смешение с водным конденсатом 2-й стадии (поток 12). Газовую фазу (поток 16) направляют в реактор получения углеводородов (2), где в присутствии цеолитного катализатора НХС-2 состава, % мас.: Na2O - 0,09, Pd - 0,5, Fe2O3 - 1,0, ZnO - 2,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - 71,41 - при том же давлении, что и в реакторе синтеза оксигенатов, осуществляют синтез синтетической нефти. Температура газа на входе в реактор получения углеводородов 340°C. Контактная смесь из реактора (2) (поток 20) поступает в трехфазный сепаратор (3), где происходит разделение ее на водную, жидкую органическую и газовую фазы. Основную часть газовой фазы, содержащей непрореагировавшие компоненты синтез-газа и легкие углеводородные газы C1-C4, направляют на вход циркуляционного компрессора (4) и возвращают в реактор (1) как циркулирующий газ (поток 10). Остальную часть газовой фазы в виде сдувки (поток 14) выводят из процесса. Водную фазу - водный конденсат после 2-ой стадии (поток 12) в смеси с водным конденсатом после 1-ой стадии (поток 15) направляют в ректификационную колонну (6). Дистиллят ректификационной колонны с содержанием метанола 99,0 % мас. (поток 18) направляют в реактор (1). Отделенную техническую воду (поток 17) выводят из процесса. Жидкую органическую фазу из трехфазного сепаратора (3) выводят как продукт - синтетическую нефть (поток 13). Кратность циркуляции равна 5.The gas stream consisting of the initial synthesis gas composition,% vol .: H 2 - 74; СО - 19; CO 2 - 5; N 2 - 2 (stream 9), and circulating gas (stream 10), is fed to the oxygenate synthesis reactor (1). The pressure in the system is 9.0 MPa. The gas temperature at the inlet of the oxygenate synthesis reactor is 240 ° C. In it, on a combined metal oxide catalyst composition,% wt .: CuO - 30.2, ZnO - 15.4, Al 2 O 3 - 53.4, graphite - 1.0, the synthesis of oxygenates (DME and methanol) is carried out. The catalyst was obtained by tabletting a mixture consisting of MegaMax-507 and active alumina Al 2 O 3 , taken in a mass ratio of 1 to 1, with the addition of graphite. Then the gas-vapor mixture from the reactor (1) - the contact gas of the 1st stage (stream 11) - is cooled and separated into a gas phase and an aqueous phase in a two-phase separator (5). The aqueous phase is water condensate after the 1st stage (stream 15) with a methanol concentration of 40.0% wt. sent for mixing with aqueous condensate of the 2nd stage (stream 12). The gas phase (stream 16) is sent to a hydrocarbon production reactor (2), where, in the presence of an NHC-2 zeolite catalyst, composition, wt%: Na 2 O - 0.09, Pd - 0.5, Fe 2 O 3 - 1, 0, ZnO - 2.0, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - 71.41 - at the same pressure as in the oxygenate synthesis reactor, synthetic oil is synthesized. The gas temperature at the inlet to the hydrocarbon production reactor is 340 ° C. The contact mixture from the reactor (2) (stream 20) enters the three-phase separator (3), where it is separated into aqueous, liquid organic and gas phases. The main part of the gas phase containing unreacted components of the synthesis gas and light hydrocarbon gases C 1 -C 4 is sent to the inlet of the circulation compressor (4) and returned to the reactor (1) as circulating gas (stream 10). The rest of the gas phase in the form of purge (stream 14) is removed from the process. The aqueous phase - water condensate after the 2nd stage (stream 12) in a mixture with water condensate after the 1st stage (stream 15) is sent to a distillation column (6). The distillation of a distillation column with a methanol content of 99.0% wt. (stream 18) is sent to the reactor (1). The separated process water (stream 17) is removed from the process. The liquid organic phase from the three-phase separator (3) is removed as a synthetic oil product (stream 13). The multiplicity of circulation is 5.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 3 с той разницей, что кратность циркуляции составляет 3,5.Example 4. Carried out analogously to example 3 with the difference that the frequency of circulation is 3.5.

На стадии синтеза синтетической нефти используется катализатор НХС-2 состава, % мас.: Na2O - 0,09, Rh - 0,46, Fe2O3 - 0,8, ZnO - 3,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - 70,65.At the stage of the synthesis of synthetic oil, an NHC-2 catalyst of the composition is used, wt%: Na 2 O - 0.09, Rh - 0.46, Fe 2 O 3 - 0.8, ZnO - 3.0, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - 70.65.

Пример 5. Проводят аналогично примеру 3 с той разницей, что используют исходный синтез-газ состава, % об.: Н2 - 59; СО - 33; CO2 - 6; N2 - 2.Example 5. Carried out analogously to example 3 with the difference that they use the original synthesis gas composition,% vol .: H 2 - 59; СО - 33; CO 2 - 6; N 2 - 2.

На стадии синтеза синтетической нефти используется катализатор НХС-2 состава, % мас.: Na2O - 0,09, Pt - 0,21, Fe2O3 - 0,5, ZnO - 5,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - 69,2.At the stage of the synthesis of synthetic oil, an NHX-2 catalyst of the composition is used, wt%: Na 2 O - 0.09, Pt - 0.21, Fe 2 O 3 - 0.5, ZnO - 5.0, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - 69.2.

Пример 6. Проводят аналогично примеру 3 с той разницей, что дистиллят ректификационной колонны содержит 89,0 % мас. метанола.Example 6. Carried out analogously to example 3 with the difference that the distillate of the distillation column contains 89.0% wt. methanol.

На стадии синтеза синтетической нефти используется катализатор НХС-2 состава, % мас.: Na2O - 0,09, Pd - 0,21, Fe2O3 - 0,7, ZnO - 2,5, Al2O3 - 25,0, SiO2 - 71,5.At the stage of the synthesis of synthetic oil, an NHX-2 catalyst of the composition is used,% wt .: Na 2 O - 0.09, Pd - 0.21, Fe 2 O 3 - 0.7, ZnO - 2.5, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - 71.5.

Пример 7.Example 7

Процесс осуществляют по схеме, изображенной на Фиг. 2.The process is carried out according to the circuit depicted in FIG. 2.

Проводят аналогично примеру 3 с той разницей, что выделяемый в ректификационной колонне (6) дистиллят с содержанием метанола 99,0% мас. (остальное - вода) направляют не в реактор синтеза оксигенатов (1), а в реактор разложения (7) в виде потока 19 с получением компонентов синтез-газа, где осуществляют разложение дистиллята на промышленном катализаторе на основе палладия на угле при температуре 360°C и давлении 0,2 МПа. Компоненты синтез-газа компримируют с помощью нагнетательного компрессора (8) и направляют на смешение с исходным синтез-газом (поток 9).Carried out analogously to example 3 with the difference that the distillate allocated in the distillation column (6) with a methanol content of 99.0% wt. (the rest is water) is sent not to the oxygenate synthesis reactor (1), but to the decomposition reactor (7) as stream 19 to produce synthesis gas components, where the distillate is decomposed on an industrial palladium-carbon catalyst on coal at a temperature of 360 ° C and a pressure of 0.2 MPa. The components of the synthesis gas are compressed using an injection compressor (8) and sent to mixing with the original synthesis gas (stream 9).

На стадии синтеза синтетической нефти используется катализатор НХС-2 состава, % мас.: Na2O - 0,09, Rh - 0,11, Fe2O3 - 0,7, ZnO - 2,5, Al2O3 - 25,0, SiO2 - 71,6.At the stage of the synthesis of synthetic oil, an NHX-2 catalyst of the composition is used, wt%: Na 2 O - 0.09, Rh - 0.11, Fe 2 O 3 - 0.7, ZnO - 2.5, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 71.6.

Пример 8Example 8

Проводят аналогично примеру 7 с той разницей, что дистиллят содержит 89,0% мас. метанола.Carried out analogously to example 7 with the difference that the distillate contains 89.0% wt. methanol.

На стадии синтеза синтетической нефти используется катализатор НХС-2 состава, % мас.: Na2O - 0,09, Pt - 0,11, Fe2O3 - 1,0, ZnO - 3,5, Al2O3 - 25,0, SiO2 - 70,3.At the stage of the synthesis of synthetic oil, an NHX-2 catalyst of the composition is used, wt%: Na 2 O - 0.09, Pt - 0.11, Fe 2 O 3 - 1.0, ZnO - 3.5, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - 70.3.

Условия процесса и результаты приведены в табл. 2.The process conditions and results are given in table. 2.

Осуществление способа по изобретению при применении в промышленных условиях обеспечивает низкое содержание ароматических соединений в синтетической нефти, сохранение производительности при низкой кратности циркуляции, утилизацию метанола и снижение расхода исходного синтез-газа на 10-12% об. при применении на первой стадии нетоксичного катализатора.The implementation of the method according to the invention when used in an industrial environment provides a low content of aromatic compounds in synthetic oil, maintaining performance at low circulation rates, utilizing methanol and reducing the consumption of the original synthesis gas by 10-12% vol. when used in the first stage of a non-toxic catalyst.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (2)

1. Способ получения синтетической нефти из природного или попутного нефтяного газа, включающий стадию синтеза оксигенатов из исходного синтез-газа, полученного из указанного сырья, в присутствии металлооксидного катализатора, с получением смеси, содержащей оксигенаты, стадию получения углеводородов из указанной смеси в присутствии цеолитного катализатора, стадию разделения углеводородов на жидкую органическую фазу, которую выводят как продукт, газовую фазу и водный конденсат стадии получения углеводородов, и стадию возвращения части газовой фазы в реактор синтеза оксигенатов как циркулирующего газа, отличающийся тем, что кратность циркуляции составляет 3-5, в качестве металлооксидного катализатора используют катализатор, полученный таблетированием промышленного медьцинкалюминиевого катализатора МегаМакс-507 и активного оксида алюминия, взятых в массовом соотношении (1-2)/1, с коллоидным графитом в количестве 1,0% от массы катализатора, в качестве цеолитного катализатора - катализатор на основе декатионированного цеолита типа ZSM-5, модифицированного цинком и металлом, выбранным из семейства платины подгруппы VIIIB, состава, мас.%: Na2O - 0,09, указанный металл 0,1-0,5, Fe2O3 - 0,5-1,0, ZnO - 2,0-5,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - остальное, до стадии получения углеводородов из смеси, содержащей оксигенаты, предварительно выделяют водный конденсат стадии синтеза оксигенатов, который направляют на смешение с водным конденсатом стадии получения углеводородов, полученную смесь конденсатов направляют в ректификационную колонну, а дистиллят ректификационной колонны с содержанием метанола не менее 89,0 мас.% направляют в реактор синтеза оксигенатов.1. A method of producing synthetic oil from natural or associated petroleum gas, comprising a step for synthesizing oxygenates from a feed synthesis gas obtained from said feedstock in the presence of a metal oxide catalyst, to obtain a mixture containing oxygenates, a step for producing hydrocarbons from said mixture in the presence of a zeolite catalyst , a stage for separating hydrocarbons into a liquid organic phase, which is discharged as a product, a gas phase and an aqueous condensate of a hydrocarbon production stage, and a part returning stage the gas phase in the reactor for the synthesis of oxygenates as a circulating gas, characterized in that the circulation ratio is 3-5, as the metal oxide catalyst used is a catalyst obtained by tabletting an industrial copper-zinc catalyst MegaMax-507 and active alumina taken in a mass ratio (1-2) / 1, with colloidal graphite in an amount of 1.0% by weight of the catalyst, as a zeolite catalyst, a catalyst based on decationized zeolite type ZSM-5, modified with zinc and metal, in selected from the platinum family of subgroup VIIIB, composition, wt.%: Na 2 O - 0.09, said metal 0.1-0.5, Fe 2 O 3 - 0.5-1.0, ZnO - 2.0- 5.0, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - the rest, before the stage of hydrocarbon production from the mixture containing oxygenates, the water condensate of the oxygenate synthesis stage is preliminarily separated, which is sent to the hydrocarbon production stage for mixing with the water condensate, the resulting mixture of condensates sent to the distillation column, and the distillate of the distillation column with a methanol content of at least 89.0 wt.% sent to the oxygenate synthesis reactor at. 2. Способ получения синтетической нефти из природного или попутного нефтяного газа, включающий стадию синтеза оксигенатов из исходного синтез-газа, полученного из указанного сырья, в присутствии металлооксидного катализатора, с получением смеси, содержащей оксигенаты, стадию получения углеводородов из указанной смеси в присутствии цеолитного катализатора, стадию разделения углеводородов на жидкую органическую фазу, которую выводят как продукт, газовую фазу и водный конденсат стадии получения углеводородов, и стадию возвращения части газовой фазы в реактор синтеза оксигенатов как циркулирующего газа, отличающийся тем, что кратность циркуляции составляет 3-5, в качестве металлооксидного катализатора используют катализатор, полученный таблетированием промышленного медьцинкалюминиевого катализатора МегаМакс-507 и активного оксида алюминия, взятых в массовом соотношении (1-2)/1, с коллоидным графитом в количестве 1,0% от массы катализатора, в качестве цеолитного катализатора - катализатор на основе декатионированного цеолита типа ZSM-5, модифицированного цинком и металлом, выбранным из семейства платины подгруппы VIIIB, состава, мас.%: Na2O - 0,09, указанный металл 0,1-0,5, Fe2O3 - 0,5-1,0, ZnO - 2,0-5,0, Al2O3 - 25,0, SiO2 - остальное, до стадии получения углеводородов из смеси, содержащей оксигенаты, предварительно выделяют водный конденсат стадии синтеза оксигенатов, который направляют на смешение с водным конденсатом стадии получения углеводородов, полученную смесь конденсатов направляют в ректификационную колонну, а из дистиллята ректификационной колонны с содержанием метанола не менее 89,0 мас.% путем разложения получают компоненты синтез-газа, которые подают на смешение с исходным синтез-газом.2. A method of producing synthetic oil from natural or associated petroleum gas, comprising a step for synthesizing oxygenates from a starting synthesis gas obtained from said feedstock in the presence of a metal oxide catalyst, to obtain a mixture containing oxygenates, a step for producing hydrocarbons from said mixture in the presence of a zeolite catalyst , a stage for separating hydrocarbons into a liquid organic phase, which is discharged as a product, a gas phase and an aqueous condensate of a hydrocarbon production stage, and a part returning stage the gas phase in the reactor for the synthesis of oxygenates as a circulating gas, characterized in that the circulation ratio is 3-5, as the metal oxide catalyst used is a catalyst obtained by tabletting an industrial copper-zinc catalyst MegaMax-507 and active alumina taken in a mass ratio (1-2) / 1, with colloidal graphite in an amount of 1.0% by weight of the catalyst, as a zeolite catalyst, a catalyst based on decationized zeolite type ZSM-5, modified with zinc and metal, in selected from the platinum family of subgroup VIIIB, composition, wt.%: Na 2 O - 0.09, said metal 0.1-0.5, Fe 2 O 3 - 0.5-1.0, ZnO - 2.0- 5.0, Al 2 O 3 - 25.0, SiO 2 - the rest, before the stage of hydrocarbon production from the mixture containing oxygenates, the water condensate of the oxygenate synthesis stage is preliminarily separated, which is sent to the hydrocarbon production stage for mixing with the water condensate, the resulting mixture of condensates sent to the distillation column, and from the distillate of the distillation column with a methanol content of at least 89.0 wt.% by decomposition receive component s synthesis gas, which are mixed with the original synthesis gas.
RU2016146083A 2016-11-24 2016-11-24 Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants) RU2649629C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146083A RU2649629C1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146083A RU2649629C1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2649629C1 true RU2649629C1 (en) 2018-04-05

Family

ID=61867396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016146083A RU2649629C1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2649629C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753263C1 (en) * 2020-09-17 2021-08-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for producing an hzsm-type zeolite (variants) and method for producing aromatic hydrocarbons of the c6-c11 fraction

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4413153A (en) * 1982-10-22 1983-11-01 Mobil Oil Corporation Integrated process for making transportation fuels and lubes from wet natural gas
RU2226524C2 (en) * 2002-04-30 2004-04-10 ЗАО "Департамент научно-производственных и коммерческих отношений" Motor fuel production process
RU2442767C1 (en) * 2010-08-11 2012-02-20 Учреждение Российской Академии наук Ордена Трудового Касного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) Way to produce environmentally responsible high-grade petrol
US20150353840A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Alliance For Sustainable Energy, Llc Catalysts and methods for converting carbonaceous materials to fuels

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4413153A (en) * 1982-10-22 1983-11-01 Mobil Oil Corporation Integrated process for making transportation fuels and lubes from wet natural gas
RU2226524C2 (en) * 2002-04-30 2004-04-10 ЗАО "Департамент научно-производственных и коммерческих отношений" Motor fuel production process
RU2442767C1 (en) * 2010-08-11 2012-02-20 Учреждение Российской Академии наук Ордена Трудового Касного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) Way to produce environmentally responsible high-grade petrol
US20150353840A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Alliance For Sustainable Energy, Llc Catalysts and methods for converting carbonaceous materials to fuels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753263C1 (en) * 2020-09-17 2021-08-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for producing an hzsm-type zeolite (variants) and method for producing aromatic hydrocarbons of the c6-c11 fraction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Synthesis of renewable high-density fuels using cyclopentanone derived from lignocellulose
Atsonios et al. Alternative thermochemical routes for aviation biofuels via alcohols synthesis: Process modeling, techno-economic assessment and comparison
CN101189205B (en) Selective oxidative conversion of methane to methanol, dimethyl ether and derived products
CN102149660B (en) Conversion of biomass feedstocks into hydrocarbon liquid transportation fuels
CN1733871B (en) Liquefied petroleum gas production catalyst and process for producing liquefied petroleum gas using this catalyst
US9296665B2 (en) Synthesis of drop-in liquid fuels and chemicals from methanol, ethanol or syngas using mixed catalysts
US7834230B2 (en) Catalyst and process for producing liquefied petroleum gas
US9169166B2 (en) Single loop multistage fuel production
Tret’yakov et al. The catalytic conversion of bioethanol to hydrocarbon fuel: A review and study
CN103403128A (en) Method and systems for making distillate fuels from biomass
EA021044B1 (en) Method for generating hydrocarbons, in particular gasoline, from synthesis gas
CN107827691B (en) Method for preparing low-carbon olefin from synthesis gas
CN101014687A (en) Method for transporting synthetic products
EP2940103B1 (en) A method for obtaining biofuels using ethanol, or mixtures of alcohol as biofuel or biocomponent
Arutyunov et al. Prospects of Conversion of Hydrocarbon Gases to Liquid Products Based on Nitrogen-Rich Synthesis Gas
CN103864561A (en) Technical method for preparing aromatic hydrocarbon through methanol aromatization
WO2004074411A1 (en) Method for producing liquefied petroleum gas
RU2375407C2 (en) Method of processing mixture of hydrogen and carbon oxides (versions)
RU2649629C1 (en) Method of synthetic oil production from natural or associated petroleum gas (variants)
CN108017490A (en) Method containing oxygen-containing compound material catalytic cracking aromatic hydrocarbons
CN104419441A (en) Method of producing gasoline blending component with high octane value by light aromatic hydrocarbon and/or alcohol/ether compound
RU2143417C1 (en) Method of preparing motor fuels from carbon-containing stock
CN103920525A (en) Preparation method and application of catalyst for alkylation of dimethyl ether and benzene
CN102015105B (en) Liquefied petroleum gas production catalyst, and method for production of liquefied petroleum gas using the catalyst
CN102863986A (en) Coal tar hydrogenation upgrading method

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190410

Effective date: 20190410