Регистрация / Вход
Прислать материал

Проведение прикладных исследований в области разработки высокоэффективного каталитического метода окислительной конверсии этана в этилен

Номер контракта: 14.607.21.0053

Руководитель: Пармон Валентин Николаевич

Должность руководителя: Директор

Докладчик: Соболев Владимир Иванович, Заведующий лабораторией

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
газообразное углеводородное топливо, переработка природного и попутного газа, окислительная конверсия, этан, этилен.

Цель проекта:
Разработка прототипов новых технологических решений для переработки газообразных углеводородных топлив (насыщенного С2 углеводорода – этана) в олефиновый мономер - этилен путем каталитической окислительной конверсии, обеспечивающей селективность по этилену не менее 90% и конверсию этана не менее 55%.

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка способа преобразования этана в этилен в процессе гетерогенно-каталитической окислительной конверсии, установление условий проведения процесса (температура, давление, состав реакционной смеси);
Разработка состава и способа синтеза многокомпонентного оксидного катализатора для окислительной конверсии этана в этилен с селективностью не менее 90% и конверсией этана не менее 55%, наработка экспериментальных образцов катализатора;
Опытная апробация предлагаемых технических решений на разработанном экспериментальном стенде с подтверждением показателей процесса.
Разработка проекта технического задания на проведение последующих ОТР по теме «Разработка технологии производства многокомпонентных оксидных катализаторов для окислительной конверсии этана в этилен».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, будут использованы для создания новой энергоэффективной и ресурсосберегающей технологии получения базового мономера нефтехимии - этилена. Традиционно основное количество низших олефинов, и прежде всего этилена, получается энергозатратным методом пиролиза в трубчатых печах углеводородного сырья. Недостатками этого процесса является высокая температура проведения реакции, низкая селективность и образование побочных продуктов. Проведение реакции превращения этана в присутствии окислителя (кислорода воздуха) позволяет существенно снизить температуру процесса и повысить его селективность. Новый процесс находится в русле разработки и внедрения комплекса новых эффективных технологий преобразования газового сырья, которые бы не только обеспечили существенное увеличения глубины его переработки, но и позволили бы получать олефиновые мономеры с высокой экономической и энергетической эффективностью.
Новизна научных решений заключается в использовании окислителя для осуществления конверсии исходного алкана в отсутствии термодинамических ограничений и в разработке гетерогенных катализаторов, способных селективно превращать этан в этилен при температурах ниже 500 С.
Предлагаемый процесс по показателям будет превосходить существующие промышленные процессы получения этилена по выходу этилена – более, чем на 10%, по энергоэффективности – не менее, чем на 20% и обеспечивать снижение температуры процесса более, чем на 200 С, что соответствует мировому уровню в ряду новейших разработок в области получения олефиновых мономеров (этилена и пропилена) из углеводородного сырья.
Ключевым этапом в разработке нового процесса является создание гетерогенного катализатора, на котором превращение этана происходит с высокой активностью и селективностью. В качестве базовых катализаторов будут использованы ванадий-молибденовые оксидные системы, модифицированные различными добавками. Разработка наиболее эффективных каталитических систем будет осуществляться на основе установления корреляций «синтез – структура - каталитические свойства».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Проект направлен на разработку способа преобразования компонента газообразных углеводородных топлив – этана. Согласно проекту Генсхемы развития газовой отрасли до 2030г, годовые мощности по переработке природного газа в РФ могут вырасти на 125,5-132,5 млрд. куб. м и достичь величины 950 млрд. куб. м. С учетом содержания этана в природном и попутном нефтяном газах (1.5-15.1% об.) в переработку может быть вовлечено свыше 50 млрд. куб. м этана.
Основной областью использования результатов работы по проекту является производство этилена – базового мономера в нефтехимической промышленности, стоящего в самом начале цепочки производства широкого спектра полимеров и сополимеров различного назначения (полиэтилена высокого и низкогодавления, СВМП, поливинилхлорида, этилен-пропиленовых каучуков, АБС пластиков) и ценных полупродуктов (этилбензола, стирола, окиси этилена, дихлорэтана и др.). Результаты работ по проекту могут быть реализованы на предприятиях нефте-газового комплекса России: ОАО «СИБУР Холдинг» (ЗАО «СИБУР-Химпром, ОАО «СИБУР-Нефтехим, ООО «Томсктефтехим»), ЗАО «ЛУКОЙЛ-Нефтехим («Ставролен»), НК Роснефть (ОАОО «Ангарский завод полимеров), включая предприятия Приволжского этиленового комплекса (ОАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО
«Казаньоргсинтез», ОАО Газпром нефтехим Салават», ОАО «Уфаоргсинтез»), общая мощность производства этилена на которых составляет около 3 млн. тонн в год.
Министерство энергетики России утвердило план развития газо- и нефтехимии России на период до 2030 г., согласно которому производство этилена в абсолютном выражении должно увеличиться в 2030г до 14,2 млн. тонн, что позволит утроить свою долю в мировом производстве мономеров. Производство этилена окислительной конверсией этана находится в русле современной тенденции увеличения в структуре исходного сырья доли газообразных углеводородов, в том числе и этана, против нафты и жидких углеводородов, поскольку получение этилена из этана характеризуется, при прочих равных условиях, более высокими технико-экономическими показателями.

Текущие результаты проекта:
1. Проведены пуско-наладочные работы и введен в эксплуатацию экспериментальный стенд ЭС-1, предназначенный для проведения процесса окислительной конверсии этана в этилен при атмосферном давлении.
2. Разработаны программы и методики экспериментальных исследований процесса окислительной конверсии этана в этилен и испытаний экспериментального образца многокомпонентного оксидного катализатора.
3. Разработан и заканчивается изготовление экспериментального стенда ЭС-3 для проведения процесса окислительной конверсии этана в этилен при повышенном давлении.
4. Разработаны химический состав и лабораторный регламент получения многокомпонентного оксидного катализатора для преобразования этана в этилен окислительной конверсией; наработаны экспериментальные образцы катализаторов.
5. Проведены экспериментальные исследования влияния температуры и объемной скорости подачи сырья на состав и выход продуктов реакции окислительной конверсии этана.