способ окисления жидких углеводородов в барьерном разряде

Классы МПК:C07C27/12 кислородом 
C07C31/125 содержащие от пяти до двадцати двух атомов углерода
C07C35/08 с шестичленными кольцами 
C07C47/02 насыщенные соединения, содержащие -CHO группы, связанные с ациклическими атомами углерода или водородом 
C07C49/04 насыщенные соединения, содержащие кетогруппы, связанные с ациклическими атомами углерода 
C07C49/11 моноциклические
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-12-03
публикация патента:

Изобретение относится к способу окисления жидких углеводородов в барьерном разряде в плазмохимическом барботажном реакторе смесями кислорода с гелием, аргоном или азотом. Обычно используют гелий, аргон, азот в количестве от 20 до 80%. Как правило, окисление ведут в присутствии твердых добавок, в качестве которых используют оксиды алюминия, никеля, молибдена, меди или цеолитный катализатор ZSM-5, содержащий 1,2% Fe. Способ позволяет снизить энергетические затраты на окисление исходного углеводорода в барьерном разряде. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения

1. Способ окисления жидких углеводородов в плазмохимическом реакторе смесями кислорода с гелием, аргоном или азотом, отличающийся тем, что окисление проводят в барьерном разряде в барботажном реакторе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют гелий, аргон, азот в количестве от 20 до 80%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление ведут в присутствии твердых добавок, в качестве которых используют оксиды алюминия, никеля, молибдена, меди или цеолитный катализатор ZSM-5, содержащий 1,2% Fe.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к окислению жидких углеводородов в барьерном электрическом разряде в гидроксильные и карбонильные соединения без разрушения углеродного скелета исходной молекулы. Полученные продукты могут использоваться в качестве промежуточных продуктов для органического и нефтехимического синтеза.

Известен способ проведения плазмохимических реакций с использованием барьерного разряда (патент №2118912, опубл. 20.09.1998 г.), однако получить таким способом жидкие углеводороды не удается.

Наиболее близким к предлагаемому способу является процесс окисления углеводородов кислородом в проточном газоразрядном реакторе с барьерным разрядом (патент России №2127248, опубл. 10.03.99 г.). Окисление углеводородов приводит к образованию гидроксильных и карбонильных соединений с тем же числом атомов углерода, что и в исходном соединении.

Основным недостатком данного способа является высокие энергетические затраты на превращение исходного углеводорода.

Задача изобретения - снижение энергетических затрат на окисление исходного углеводорода в барьерном разряде.

Технический результат достигается тем, что углеводороды окисляют в барботажном плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом кислородом воздуха, смесями кислорода с гелием, аргоном, азотом без и в присутствии твердых добавок Al2О3, Ni2O3, MoO 3, CuCl2, цеолитного катализатора (ZSM-5+1.2% Fe).

В качестве исходных углеводородов используют н-гексан и циклогексан.

Во всех примерах температура стенок реактора 10°С, давление - 1.2 атм, амплитуда импульсов напряжения 28 кВ, частота повторения 50 Гц. Удельная энергия разряда - 2.8·10 -2 Вт·ч·л-1.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Окисление н-гексана и циклогексана проводят кислородом воздуха. Энергозатраты на превращение н-гексана и циклогексана составляют 21.9 и 8.2 кВт·ч·кг-1 соответственно. Энегрозатраты и данные по составу продуктов в таблице 1.

Пример 2. Окисление н-гексана и циклогексана проводят кислородом по прототипу. Энергозатраты на превращение н-гексана и циклогексана составляют 29.2 и 16.6 кВт·ч·кг -1 соответственно. Состав продуктов и энергозатраты на превращение исходного углеводорода приведены в таблице 1.

Пример 3. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O 2(80%). Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 4.0 кВт·ч·кг-1.

Пример 4. Окисление циклогексана проводят смесью Ar(50%)-02(50%). Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 4.7 кВт·ч·кг -1.

Пример 5. Окисление циклогексана проводят смесью N2(80%)-O2(20%). Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 8.0 кВт·ч·кг-1.

Пример 6. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O 2(80%) в присутствии 0.7 мас.% MoO3. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.2 кВт·ч·кг -1.

Далее во всех примерах масса твердой добавки составляет 0.7 мас.% от массы углеводорода.

Пример 7. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии Ni2O3. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.1 кВт·ч·кг-1.

Пример 8. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2 (80%) в присутствии Al2О3. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.6 кВт·ч·кг -1.

Пример 9. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии CuCl2. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.2 кВт·ч·кг -1.

Пример 10. Окисление циклогексана проводят смесью Не(20%)-O2(80%) в присутствии цеолитного катализатора ZSM-5+1.2% Fe. Энергозатраты на превращение циклогексана составляют 3.6 кВт·ч·кг-1.

Состав продуктов реакции и селективность их образования в примерах 3-10, как в примере 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет окислять жидкие углеводороды в присутствии добавок или без них в барботажном плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом кислородом воздуха, или смесями воздуха с инертными газами с малыми энергетическими затратами.

Таблица 1.
Состав продуктов окисления гексана и циклогексана и энергозатраты на превращение исходного углеводорода.
УглеводородПродукты Содержание, мас.%Энергозатраты, кВт·ч·кг-1
Барботажный реакторПрототип Барботажный реактор, воздух Прототип, кислород
   Пример 1Пример 2 Пример 1Пример 2
ГексанГексаналь20.00 22.06   
  Гексанон-3,24.2121.45   
 Гексанон-2      
  Гексанол-329.47 27.4921.929.2
 Гексанол-2 18.6419.90   
 Гексанол-17.66 7.74   
Циклогексан Циклогексанон 42.53 47.66  
 Циклогексанол 56.4452.11 8.216.6

Таблица 2.
Энергозатраты на превращение циклогексана в примерах 3-10.
Пример3 456 789 10
Энергозатраты, кВт·ч·кг -14.04.7 8.03.2 3.13.63.2 3.6

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2293075

patent-2293075.pdf

Класс C07C27/12 кислородом 

способ получения изофталевой и муравьиной кислот окислением м-диизопропилбензола и м-этил-изопропилбензола -  патент 2485091 (20.06.2013)
катализатор и способ получения ненасыщенного альдегида и ненасыщенной карбоновой кислоты -  патент 2471554 (10.01.2013)
барботажный реактор окисления циклогексана -  патент 2469786 (20.12.2012)
установка каскадного окисления циклогексана -  патент 2468860 (10.12.2012)
способ прямого окисления газообразных алканов -  патент 2448082 (20.04.2012)
каталитическая система для гетерогенных реакций -  патент 2446877 (10.04.2012)
способ получения по меньшей мере одного целевого органического соединения гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением -  патент 2430910 (10.10.2011)
способ и установка для получения метанола с рециркуляцией углеводорода -  патент 2423341 (10.07.2011)
способ получения чистой изофталевой кислоты и сопутствующих продуктов из изомеров цимола и диизопропилбензола -  патент 2415836 (10.04.2011)
способ окисления кислородом насыщенных циклических углеводородов -  патент 2358962 (20.06.2009)

Класс C07C31/125 содержащие от пяти до двадцати двух атомов углерода

способ получения первичных или вторичный спиртов -  патент 2519950 (20.06.2014)
способ синтеза химического промышленного сырья и топливных композиций -  патент 2485087 (20.06.2013)
способ содимеризации олефинов -  патент 2434834 (27.11.2011)
способ выделения вторичных жирных спиртов c11-c15, полученных при окислении парафинов -  патент 2433989 (20.11.2011)
способ синтеза высокомолекулярных спиртов -  патент 2422428 (27.06.2011)
новые душистые соединения, метод их синтеза и применения -  патент 2412149 (20.02.2011)
способ получения 2-этилгексанола -  патент 2404955 (27.11.2010)
способ получения высших жирных спиртов -  патент 2378244 (10.01.2010)
получение разветвленных алифатических спиртов с применением технологического потока из установки изомеризации с рециклированием в установку дегидрирования -  патент 2360899 (10.07.2009)
получение разветвленных алифатических спиртов с использованием объединенных технологических потоков установки гидрирования и установки дегидрирования-изомеризации -  патент 2352551 (20.04.2009)

Класс C07C35/08 с шестичленными кольцами 

Класс C07C47/02 насыщенные соединения, содержащие -CHO группы, связанные с ациклическими атомами углерода или водородом 

способ получения альдегидов -  патент 2527455 (27.08.2014)
способ переработки жидкого потока после гидроформилирования -  патент 2486171 (27.06.2013)
способ прямой конверсии низших парафинов c1-c4 в оксигенаты -  патент 2485088 (20.06.2013)
способ гидроформилирования с усовершенствованным контролем над изомерами продуктов -  патент 2458906 (20.08.2012)
способ карбонилирования с добавлением пространственно-затрудненных вторичных аминов -  патент 2440325 (20.01.2012)
способ введения и регенерации кобальта в процессе гидроформилирования пропилена -  патент 2424224 (20.07.2011)
способ получения масляных альдегидов в присутствии немодифицированного кобальтового катализатора -  патент 2393145 (27.06.2010)
стабилизация процесса гидроформилирования -  патент 2388742 (10.05.2010)
способы радиофторирования биологически активных векторов -  патент 2363704 (10.08.2009)
способ регенерации кобальта из кобальтового шлама -  патент 2363539 (10.08.2009)

Класс C07C49/04 насыщенные соединения, содержащие кетогруппы, связанные с ациклическими атомами углерода 

способ приготовления катализатора для получения 3-ацетилгептан-2,6-диона и способ получения 3-ацетилгептан-2,6-диона с использованием полученного катализатора -  патент 2494810 (10.10.2013)
способ окисления углеводородов -  патент 2331624 (20.08.2008)
способ получения фитона -  патент 2305091 (27.08.2007)
способ получения кетонов и катализатор для его осуществления -  патент 2294322 (27.02.2007)
способ восстановления ненасыщенных кетонов в насыщенные кетоны -  патент 2293720 (20.02.2007)
способ получения карбонильных соединений -  патент 2227133 (20.04.2004)
способ получения кислородсодержащих органических соединений - смеси кетонов и непредельных спиртов и возможно альдегидов -  патент 2174113 (27.09.2001)
способ получения 1-фенил-1-(алкил)фенилацетона -  патент 2151138 (20.06.2000)
способ получения низших кетонов -  патент 2123994 (27.12.1998)
способ получения пинаколина -  патент 2110509 (10.05.1998)

Класс C07C49/11 моноциклические

Наверх