NL8921393A - Werkwijze voor de omzetting van methaan. - Google Patents
Werkwijze voor de omzetting van methaan. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8921393A NL8921393A NL8921393A NL8921393A NL8921393A NL 8921393 A NL8921393 A NL 8921393A NL 8921393 A NL8921393 A NL 8921393A NL 8921393 A NL8921393 A NL 8921393A NL 8921393 A NL8921393 A NL 8921393A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- methane
- magnesium
- mgo
- catalyst
- product
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 35
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 31
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 31
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 20
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 16
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 16
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 15
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- UPKIHOQVIBBESY-UHFFFAOYSA-N magnesium;carbanide Chemical compound [CH3-].[CH3-].[Mg+2] UPKIHOQVIBBESY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 5
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N propyne Chemical compound CC#C MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- -1 C3H4 hydrocarbon Chemical class 0.000 description 5
- IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N allene Chemical compound C=C=C IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000006471 dimerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 150000000476 acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical group [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- ODZPKZBBUMBTMG-UHFFFAOYSA-N sodium amide Chemical compound [NH2-].[Na+] ODZPKZBBUMBTMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
- C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/935—Carbides of alkali metals, strontium, barium or magnesium
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
WERKWIJZE VOOR DE OMZETTING VAN METHAAN
Achtergrond van de uitvinding
Deze uitvinding heeft betrekking op werkwijzen voor de omzetting van methaan in produkten zoals chemische uitgangsmaterialen, transporteerbare vaste stoffen en vloeistoffen of andere brandbare brandstoffen en in het bijzonder op werkwijzen voor het omzetten van methaan in magnesiumtricarbide, hydrolyse van magnesiumtricarbide tot C3H4 koolwaterstof(fen) en condensatie/dehydrocyclisatie van C3H4 tot benzeen of dergelijke.
Methaan is het hoofdbestanddeel van aardgas en vormt een belangrijke brandstof voor huishoudelijk gebruik en een belangrijke bron van chemische uitgangsmaterialen in de Verenigde Staten en in andere landen. Er bestaat grote belangstelling voor de ontwikkeling van nieuwe werkwijzen voor de omzetting van methaan in andere nuttige produkten met een eventuele hoge waarde voor het opwekken van energie, voor de bereiding van chemische produkten, enz.. Een belangrijk deel van de wereldvoorraden aan methaan bestaat uit zogenaamd "remote'1 gas. "Remote" gas is aardgas dat wordt aangetroffen op plaatsen die zich op grote afstand (1000 tot meer dan 12000 mijl) bevinden van de belangrijkste markten. Significante hoeveelheden (> 10 quad/jaar) op grote afstand aangetroffen gas zijn tegenwoordig droog of als nevenprodukt van het winnen van ruwe pretroleum, verkrijgbaar. De hoge transportkosten houden op grote afstand gewonnen gas weg van de meeste belangrijke internationale brandstof en chemische markten, tenzij economisch een significante volumetrische energieverdichting kan worden bereikt. Eenvoudig comprimeren om gecomprimeerd aardgas (natuurlijk gas; CNG) te vormen is economisch uitvoerbaar voor verschepingsafstanden tot ongeveer 1000 mijl. Langere transportafstanden vragen om een meer ingrijpende behande- ling, zoals rechtstreeks vloeibaar maken (bereiding van LNG) of chemische omzetting in andere vloeistoffen zoals methanol of Fischer-Tropsch (FT) koolwaterstoffen.
Methanol en Vloeibare FT (koolwaterstoffen) breiden de mogelijkheden tot het op de markt brengen van op grote afstand gewonnen gas uit tot nuttige en transporteer-bare brandstoffen en tot chemische bereidingsmogelijkheden. De gevestigde technologiën vormen methanol en FT koolwaterstoffen echter indirekt door katalytisch verhogen van de waarde van synthese gas dat tegen hoge kosten wordt bereid door reformen van het op grote afstand gewonnen gas. Er bestaat nu dan ook een grote belangstelling voor onderzoek naar en ontwikkeling van nieuwe technologiën voor de "direkte" omzetting van op grote afstand gewonnen gas in economisch transporteerbare produkten.
Kim, c.s., bespreken in Ind. Eng. Chem. Proses Des. Dev.. Vol. 18, No. 2 (1979) de bereiding van calcium-carbide door een vooraf op een bepaalde deeltjesgrootte gebrachte suspensie van fijnverdeelde kalk in methaan of etheen of fijnverdeelde kalk en een bitumineuze kool in waterstof, door een roterende boogreactor te voeren.
Er bestaat echter nog altijd behoefte aan werkwijzen voor het economisch in waarde verhogen van methaan (door omzetten) in andere nuttige produkten, waaronder produkten die economisch transporteerbare en bruikbare vormen hebben.
Samenvatting van de uitvinding»
De onderhavige uitvinding voorziet in middelen voor het omzetten van methaan in een gemakkelijk transporteerbare vaste stof die ter plaatse waar hij wordt verkocht kan worden gehydrolyseerd om een nuttig koolwaterstof uitgangsmateriaal te leveren. Volgens de uitvinding omvat een werkwijze voor het verdichten van koolstof uit methaan het laten reageren van een uitgangsstroom die magnesiumoxy-de (MgO) en methaan bevat bij een temperatuur van ongeveer 1400°C of hoger om magnesiumtricarbide (Mg2C3) te vormen en vervolgens, bij voorkeur, de reactieprodukten snel af te schrikken tot een temperatuur van ongeveer 700°C of lager. Het zo verkregen Mg2C3 kan gemakkelijk worden getransporteerd naar een marktplaats en daar worden gehydrolyseerd tot propyn (methylacetyleen, CH3C=CH) of tot 1.2-propadieen (alleen, H2C=C=CH2) die bijvoorbeeld als uitgangsmaterialen kunnen worden gebruikt voor chemische werkwijzen, als brandstoffen voor verbranding, enz..
De onderhavige uitvinding voorziet ook in een werkwijze voor de bereiding van benzeen uit de hydrolyse-produkten van Mg2C3. Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt zo 1.2-propadieen en/of propyn bij een temperatuur van tenminste 100°C en bij voorkeur in het traject van ongeveer 100°C tot ongeveer 700°C in kontakt met een dehydrocyclisatiekatalysator in reactie gebracht om de reagentia te dehydrogeneren en onder cycliseren te isomeriseren en zo benzeen te vormen. Aan bifunctionele katalysatoren zoals bijvoorbeeld platina (of platina en rhenium) aangebracht op een drager van zuur aluminiumoxyde waarbij de metallieke plaatsen dienen voor het katalyseren van het dehydrogeneren en de zure plaatsen voor het katalyseren van de cyclische isomerisatie (in dit geval dimerisa-tie), wordt de voorkeur gegeven.
GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING EN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORMEN
Volumetrisch verdichten van in het begin gasvormig methaan wordt volgens de onderhavige uitvinding tot stand gebracht door magnesiumoxyde of een magnesiumoxyde voorlo-permateriaal te laten reageren met methaan bij temperaturen van ongeveer 1400°C of hoger en bij voorkeur tenminste ongeveer 1500°C om magnesiumtricarbide te bereiden. Het magnesiumoxyde (MgO) kan worden gebruikt als een chemische verbinding van reactiekwaliteit of kan in de vorm van een MgO bevatten mineraal zoals dolomiet. Magnesiumoxydevoorlopers omvatten materialen die ontleden of dehydrateren onder vorming van MgO, zoals magnesiumhydroxyde, magnesiumcarbo- naat, enz. en dergelijke. Bij voorkeur wordt fijnverdeeld MgO of MgO-voorloper meegevoerd in een stroom methaangas en verhit tot 1400°C of hoger om zo magnesiumtricarbide en nevenprodukten te bereiden volgens de reactie 2MgO + 5CH4----> Mg2C3 + 2C0 + 10¾ (1) .
Er kan ook wat magnesiumcarbide (MgC2) worden gevormd volgens de reactie: 2MgO + 3CH4----> MgC2 + CO + 6¾ (2) .
Door de reactie volgens de uitvinding uit te voeren bij temperaturen van ongeveer 1400°C of hoger wordt echter preferentieel Mg2C3 gevormd. De werkwijzen volgens de uitvinding waaraan de voorkeur wordt gegeven leveren zo meer dan 50% Mg2C3 en nog liever tenminste 90% Mg2C3 en vormen liefst nagenoeg uitsluitend Mg2C3 uit het Mg in de uitgangsstroom.
Na de reactie worden de produkten snel afgeschrikt tot een temperatuur van ongeveer 700°C of lager, bij voorkeur tot tenminste 500°C of lager, om ontleding van het Mg2C3 te voorkomen. Met snel afschrikken wordt bedoeld dat de temperatuur ongeveer 700 tot 1300°C wordt verlaagd in een tijdsduur van ongeveer 1/10 tot 1 seconde.
Bij voorkeur wordt de reactie uitgevoerd in een doorstroomreactor waarin de gasstroom wordt voorverhit, bijvoorbeeld door warmteuitwisseling met de stroom van reactieprodukten. De reactietemperatuur kan in de reactie-zone van de reactor worden bereikt door toepassing als energiebron van verbranding van methaangas alleen of met het afgescheiden koolmonoxyde en/of waterstof uit de stroom van reactieprodukten en daardoor de stroom van uitgangsmateriaal te verhitten. Ook kan desgewenst de energie worden gebruikt om een generator aan te drijven voor het opwekken van elektriciteit voor een ontladingsboog voor de reactie. Het waterstofnevenprodukt kan ook worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit met behulp van brandstofcellen.
Het deeltj esvormige Mg^ wordt afgescheiden uit de stroom van reactorprodukt met behulp van conventionele scheidingstechnieken, bijvoorbeeld met een cycloonsepara- tor. Een stoechiometrische overmaat methaan in de uitgangs-stroom naar de reactor helpt om een volledige reactie van MgO tot Mg2C3 te waarborgen, terwijl een overmaat MgO helpt om de reactie van de methanol onder vorming van magnesium-carbonaat af te doen lopen. Het MgO kan worden voorbehandeld met koolstofpoeder of kolenstof voordat het wordt meegevoerd in de stroom van methaanreagens.
Mg2C3 wordt geschikt omgezet in koolwaterstoffen door hydrolyse volgens de volgend reacties;
Mg2C3 - 4H20----> CH3C=CH + 2Mg(OH)2 (3)
MgjCj + 4H20----> CH2=C=CH2 + 2Mg(OH)2 (4).
Het daarbij verkregen Mg(OH)2 kan worden gecalcineerd om MgO te regenereren of kan rechtstreeks worden gerecirculeerd in de uitgangsstroom' van methaan om carbide te bereiden.
1.2-Propadieen isomeriseert bij aanwezigheid van sterke basen, zoals natriumamide in vloeibare amoniak of KOH in ethanol, tot methylacetyleen. De omzetting van methaan in magnesiumtricarbide levert zo een middel om op grote afstand gewonnen gas om te zetten in C3 koolwaterstof. Beide C3 koolwaterstofhydrolyseprodukten zijn bij kamertempertuur gassen en hebben hoge volumetische verwar-mingswaarden. Ze zijn derhalve bruikbaar als brandstoffen. Ze zijn ook bruikbaar als chemische uitgangsmaterialen, bijvoorbeeld zijn het monomere bouwstenen voor gebruik in reacties voor het vormen van hogere koolwaterstoffen, waaronder lineaire koolwaterstoffen en cyclische koolwaterstoffen zoals, bijvoorbeeld, benzeen en dergelijke.
Volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt 1.2-propadieen en/of methylacetyleen verder in reactie gebracht om benzeen te vormen volgens de volgende vergelijking; 2C3H4----> C6H6 + H2 (5) .
De C3 hydrolyseprodukten van. Mg2C3 worden daarbij in reactie gebracht over een dehydrocyclisatiekatalysator bij temperatuur van ongeveer 100°C of hoger en bij voorkeur bij een temperatuur in het traject van ongeveer 100°C tot ongeveer 700°C en nog liever in het traject van ongeveer 300°C tot ongeveer 600°C en liefst in het traject van ongeveer 450°C tot ongeveer 550°C.
Elke katalysator of mengsel van katalysatoren dat dimerisatie, dehydrogeneren en cyclisatie tot stand brengt onder vorming van benzeen kan worden toegepast. Geschikte katalysatoren zijn bijvoorbeeld beschreven door C.N. Satterfield op blz. 247-250 van Heterogeneous Catalysis in Practice. McGraw-Hill, New York (1980) en door B.C. Gates, J.R. Katzes, en G.C.A. Schmitt op blz, 283-287 van Chemistry of Catalytic Process. McGraw-Hill, New York (1979). Katalysatoren voor het vormen van benzeen volgens de hiervoor gegeven reactie (5) waaraan de voorkeur wordt gegeven zijn bifunctionele katalysatoren zoals, bijvoorbeeld, platina (of platina en rhenium) aangebracht op zuur aluminiumoxyde als drager, en dergelijke. Dergelijke katalysatoren bezitten metallieke plaatsen voor het katalyseren van de dehydrogenering en zure plaatsen voor het katalyseren van de isomerisatie. Het benzeen kan gemakkelijk door koelen worden afgescheiden van het waterstofnevenprodukt. Het waterstofnevenprodukt kan geschikt worden gebruikt voor het opwekken van energie voor de reactie of voor uiteenlopende andere toepassingen. Ze kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het laten werken van brandstofcellen voor het opwekken van elektriciteit die kan worden verkocht of kan worden gebruikt voor het leveren van energie voor de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.
VOORBEELD 1
Bereiding van maqnsiimtricarbide (Ma2C3) uit methaan en magnesiumoxvde
Een mengsel van methaan (CH4) gas en meegevoerde magnesiumoxyde (MgO) deeltjes in de molaire verhouding 5;3 (dat wil zeggen 5 molen CH4 per 3 molen MgO) wordt continu toegevoerd aan een buisvormige reactiekamer die op een temperatuur van ongeveer 1800°C wordt gehouden. Voorafgaand aan het toevoeren worden de MgO deeltjes geclassificeerd in het traject van ongeveer 38-45 μηι met behulp van standaard zeven (dat wil zeggen (zeven van) 325, +400 mesh) . De reactiekamer heeft een ID van ongeveer 1 inch en is vervaardigd uit een geschikt tegen hoge temperatuur bestand materiaal dat een reducerende omgeving bij hoge temperatuur kan doorstaan. De totale invoerdruk van methaan is ongeveer 1,3 atm (absoluut). De lengte van de reactiekamer en de stroomsnelheid van het methaan worden zo gekozen dat de verblijftijd van de reagentia (dat wil zeggen van het CH4 en MgO) bij of bij ongeveer 1800°C, ongeveer 1 seconde bedraagt.
Onmiddellijk na het verlaten van de reactiekamer worden de produkten en onomgezette reagentia, "snel" (dat wil zeggen in ongeveer 0,1 tot 1 seconde) afgekoeld tot 600°C door de effluentstroom uit de reactor te overspoelen met een grote overmaat van in het begin koud (dat wil zeggen in het begin op of nabij kamertemperatuur verkerend) afschrikgas- bijvoorbeeld extra methaan, in een verhouding van 6 molen methaan van kamertemperatuur per mol van de methaantoevoer aan de omzettingsreactor. De afgekoelde effluentstroom uit de reactor (temperatuur ongeveer 600°C) wordt daarna door een cycloon geleid om de vaste deeltjes (met inbegrip van Mg2C3 produkt en onomgezet MgO) af te scheiden van de reagens-, afschrik- en produktgassen (CH4, CO, H2, enz.). De deeltjes worden verzameld in een vat dat door middel van een buis is verbonden met de afvoer aan de onderzijde van de cycloon en de effluentgassen uit de cycloon worden zonodig verder afgekoeld en daarna getransporteerd naar een geschikt gasscheidings- en gasterugwinap-paraat (bijvoorbeeld cryogene separators, membranen, sorp-tie-desorptiebedden) voor het winnen van H2 en CO en (een) recirculatiestroom van het CH4 voor gebruik als voeding voor de reactor.
Tijdens de werkwijze moet zeer nauw gezet worden voorkomen dat het MggCj of andere carbide-nevenprodukten in kontakt komen met water of stoom. Dit dient om hydrolyse van deze verbindingen tot mogelijk explosieve koolwater stof gassen, zoals in het geval van Mg2C3, van methylacety-leen te voorkomen.
VOORBEELD 2
Bereiding van benzeen door condensatie/dehydrocvcliseren van methylacetyleen
Er wordt een roestvast stalen buisvormige reactor met een inwendige diameter van 1 inch en een lengte van 15 inch die grondig is gereinigd en die is voorzien van een certificaat voor toepassing met acetyleen en verwante verbindingen, toegepast. Vanwege de kans op vorming van explosieve acetylideverbindingen, worden geen onderdelen van koper, zilver, messing of brons toegepast. De reactor wordt over een afstand van 12 inch van zijn lengte gevuld met persstukjes van een katalysator die platinametaal op zuur aluminiumoxyde bevat, met afmetingen die in overeenstemming zijn met die welke worden gebruikt in de petroleumindustrie voor het katalytisch reformen van paraffinen tot aromatische verbindingen. Om de mogelijkheid van explosies van methylacetyleen of andere gasvormige acetyle-nische verbindingen te verminderen worden gebieden met een dood volume in het reactorsysteem, waaronder bijvoorbeeld de overgebleven niet (met katalysator) gepakte delen van de reactor zelf, gevuld met kwarts- of roestvast stalen parels. Onder toepassing van een buisvormige oven wordt de reactor voorverhit tot 500°C en daarna tijdens de omzetting binnen 10°C van die temperatuur gehouden. Methylacetyleen (C3HJ wordt in de reactor ingevoerd onder een partiële invoerdruk van 0,8 atm (abs). Een geschikt dragergas, bijvoorbeeld moleculaire stikstof (N2) wordt toegepast om een voldoende hoge totale invoerdruk (tot ongeveer 1,5 atm) te leveren om de reagentia en produkten door de reactor en de achter de reactor geschakelde apparatuur voor het winnen van de produkten voort te stuwen. De totale gasstroomsnelheid (CH4 en N2) wordt zodanig ingesteld dat de nominale kontakttijd van C3H4 (ruimtetijd) met de katalysator tussen 2 en 20 seconden ligt.
Het effluent van de reactor wordt onmiddellijk door een conventionele gekoelde condensor geleid die is vervaardigd uit een verticale roestvast stalen buis omgeven door een koelmantel waar continu koud water doorheen stroomt waardoor produkt benzeen, kan worden afgekoeld tot een vloeistof en vervolgens dat vloeibare benzeen wordt verzameld in een opvangruimte die is verbonden met het ondereinde van de condensor. In de condensor wordt vloeibaar benzeenprodukt gescheiden van de effluentgassen- als nevenprodukt gevormd H2, als dragergas dienend N2 en onomgezet methylacetyleen. Desgewenst kan de waterstof verder van deze andere twee gassen worden afgescheiden en worden gewonnen door middel van cryogenen of sorptie-desorptie-werkwijzen. Het overblijvende methylacetyleen en het N2 dragergas kunnen worden gerecirculeerd naar de katalytische reactor voor verdere omzetting van het methylacetyleen in benzeen. Het vloeibare benzeenprodukt wordt uit het verza-melvat dat met de condensor is verbonden, gewonnen.
De uitvinding is in detail met inbegrip van de voorkeursuitvoeringsvormen ervan beschreven. Het zal aan de vakmensen na bestuderen van deze beschrijving echter duidelijk zijn dat binnen de geest en het kader van de bijgaande conclusies modificaties en verbeteringen kunnen worden aangebracht.
Claims (26)
1. Werkwijze voor het koolstof-verdichten van methaan/ welke werkwijze omvat het laten reageren van een mengsel dat methaan en een magnesiumoxyde of een magnesium-oxydevoorloper bevat bij een reactietemperatuur van ongeveer 1400°C of hoger om magnesiumtricarbide en nevenpro-duktgas waaronder waterstof, te vormen.
2. Werkwijze volgens conclusie l, verder omvattende de stap van het hydrolyseren van het gevormde magnesiumtricarbide .
3. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende de stap van het verhitten van een mengsel van deel-tjesvormig magnesiumoxyde dat is meegevoerd in een stroom methaangas.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij energie voor de verwarmingstrap, tenminste ten dele, wordt geleverd door verbranding van methaan.
5. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij energie voor de verwarmingstrap, tenminste ten dele, wordt geleverd door een elektrische ontlading.
6. Werkwijze volgens conclusie 5 waarbij de elektriciteit voor de elektrische ontlading, tenminste ten dele, wordt geleverd door omzetting van het als nevenprodukt gevormde waterstofgas, in een brandstofcel.
7. Werkwijze voor conclusie 5 waarbij de elektriciteit voor de elektrische ontlading tenminste ten dele wordt geleverd door verbranding van methaan om een generator aan te drijven.
8. Werkwijze volgens conclusie 3 waarbij energie voor de verwarmingstrap, tenminste ten dele, wordt geleverd door verbranding van nevenproduktgas.
9. Werkwijze volgens conclusie 1 waarbij de reactietemperatuur tenminste 1500°C is.
10. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvat- tende de stap van het snel afschrikken van het magnesium-tricarbide en nevenproduktgas tot een temperatuur van ongeveer 700°C of lager.
11. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende de stap van het snel afschrikken van het magnesium-tricarbide en nevenproduktgas tot een temperatuur van tenminste ongeveer 500°C of lager.
12. Werkwijze voor de koolstofverdichting van methaan, welke werkwijze omvat de volgende stappen: (A) voorverhitten van een mengsel dat in methaan meergesleurd MgO omvat; (B) laten reageren van het MgO en methaan bij een reactietemperatuur van ongeveer 1400eC of hoger om reactieprodukten te vormen die Mg2C3 omvatten, en (C) snel afschrikken van de reactieprodukten tot een temperatuur van ongeveer 700 °C of lager.
13. Werkwijze volgens conclusie 12 waarbij de energie voor de voorverhittingstrap, tenminste ten dele, wordt geleverd door warmteuitwisseling met de reactieprodukten .
14. Werkwijze volgens conclusie 12, verder omvattende de stap van het hydrolyseren van het Mg2C3 om zo C3-koolwaterstoffen en Mg(0H)2 te vormen.
15. Werkwijze volgens conclusie 14, verder omvattende de volgende stappen calcineren van het Mg(0H)2 om MgO te regeneren en recirculeren van het MgO.
16. Werkwijze voor de koolstofverdichting van methaan, welke werkwijze de volgende stappen omvat: laten reageren van een mengsel dat methaan en MgO of een MgO-voor loper omvat om zo magnesiumcarbide en nevenproduktgassen waaronder waterstof te vormen en vervolgens hydrolyseren van het magnesiumcarbide om hogere koolwaterstoffen te vormen.
17. Werkwijze volgens conclusie 16 waarbij de als nevenprodukt gevormde waterstof wordt gebruikt voor het opwekken van elektriciteit in een brandstofcel.
18. Werkwijze volgens conclusie 16 waarbij de nevenproduktgassen worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit door verbranden van de gassen om een generator aan te drijven.
19. Werkwijze voor het bereiden van benzeen uit C3 koolwaterstoffen van het type zoals worden gevormd door hydrolyse van Mg2C3 welke werkwijze omvat het laten reageren van de Cj koolwaterstoffen bij een reactietemperatuur van tenminste 100°C, in kontakt met een dehydrocycliseringska-talysator om zo benzeen te vormen.
20. Werkwijze volgens conclusie 19 waarbij de katalysator metallieke plaatsen bezit voor het katalyseren van de dehydrogenering en zure plaatsen bezit voor het katalytisch isomeriseren van de C3 koolwaterstoffen om benzeen te vormen.
21. Werkwijze volgens conclusie 19 waarbij de reactietemperatuur ligt in het traject van ongeveer 100eC tot ongeveer 700°c.
22. Werkwijze volgens conclusie 19 waarbij de katalysator een bifunctionele katalysator is.
23. Werkwijze volgens conclusie 19 waarbij de katalysator platina op zuur (aangezuurd) aluminiumoxyde omvat.
24. Werkwijze volgens conclusie 19 waarbij de katalysator platina en rhenium op zuur (aangezuurd) aluminiumoxyde omvat.
25. Werkwijze volgens conclusie 19 waarbij de katalysator platina omvat.
26. Werkwijze volgens conclusie 25 waarbij de katalysator bovendien rhenium omvat.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/283,401 US4921685A (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Method for methane conversion |
| US28340188 | 1988-12-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8921393A true NL8921393A (nl) | 1990-11-01 |
Family
ID=23085889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8921393A NL8921393A (nl) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | Werkwijze voor de omzetting van methaan. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4921685A (nl) |
| DK (1) | DK190290A (nl) |
| NL (1) | NL8921393A (nl) |
| NO (1) | NO305895B1 (nl) |
| WO (1) | WO1990006897A1 (nl) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246550A (en) * | 1988-12-12 | 1993-09-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for methane conversion |
| US5118893A (en) * | 1991-05-24 | 1992-06-02 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Zeolite catalyzed conversion of acetylene |
| US20080016768A1 (en) | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Togna Keith A | Chemically-modified mixed fuels, methods of production and used thereof |
| DE102015217650A1 (de) * | 2015-09-15 | 2017-03-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Veredelung eines kohlenstoffhaltigen Reaktanten |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3125610A (en) * | 1964-03-17 | Process for the preparation of aromatic | ||
| US2729689A (en) * | 1952-05-27 | 1956-01-03 | Air Reduction | Production of carbide product and methylacetylene |
| GB802510A (en) * | 1955-11-08 | 1958-10-08 | Ici Ltd | Improvements in and relating to the polymerisation of acetylenic compounds |
| US3277198A (en) * | 1963-07-30 | 1966-10-04 | Shell Oil Co | Alkenylacetylene trimerization |
| US3836602A (en) * | 1973-11-16 | 1974-09-17 | Goodyear Tire & Rubber | Method of cyclotrimerizing 1-buten-3-yne to form 1,2,4-trivinylbenzene |
| US4009219A (en) * | 1975-04-28 | 1977-02-22 | Tamers Murry A | Total synthesis of benzene from non-hydrocarbon materials |
-
1988
- 1988-12-12 US US07/283,401 patent/US4921685A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-11 WO PCT/US1989/005878 patent/WO1990006897A1/en not_active Ceased
- 1989-12-11 NL NL8921393A patent/NL8921393A/nl not_active Application Discontinuation
-
1990
- 1990-08-08 NO NO903496A patent/NO305895B1/no not_active IP Right Cessation
- 1990-08-10 DK DK190290A patent/DK190290A/da not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK190290A (da) | 1990-10-10 |
| NO903496L (no) | 1990-09-25 |
| US4921685A (en) | 1990-05-01 |
| WO1990006897A1 (en) | 1990-06-28 |
| NO305895B1 (no) | 1999-08-16 |
| NO903496D0 (no) | 1990-08-08 |
| DK190290D0 (da) | 1990-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5714657A (en) | Natural gas conversion to higher hydrocarbons | |
| US5012028A (en) | Process for upgrading light hydrocarbons using oxidative coupling and pyrolysis | |
| US5336825A (en) | Integrated two step process for conversion of methane to liquid hydrocarbons of gasoline range | |
| Alvarez-Galvan et al. | Direct methane conversion routes to chemicals and fuels | |
| Pichler | Twenty-five years of synthesis of gasoline by catalytic conversion of carbon monoxide and hydrogen | |
| RU2125538C1 (ru) | Способ получения синтетического газа (варианты) | |
| US10233078B2 (en) | Process for utilizing blast furnace gases, associated gases and/or biogases | |
| US4814538A (en) | Enhancing the reaction rate in high temperature, high space velocity catalytic conversion of methane to higher molecular weight hydrocarbons | |
| Taralas et al. | Thermal and catalytic cracking of n-heptane in presence of CaO, MgO and calcined dolomites | |
| Flytzani-Stephanopoulos et al. | Autothermal reforming of aliphatic and aromatic hydrocarbon liquids | |
| CN1126709C (zh) | 二甲醚水变换和产生能量的方法 | |
| Omata et al. | Low-pressure DME synthesis with Cu-based hybrid catalysts using temperature-gradient reactor | |
| JPS61165341A (ja) | 低分子量アルカンの高級化 | |
| US4814534A (en) | Addition of hydrogen and C2 to C4 hydrocarbons to the feed gas in the catalytic conversion of methane to higher molecular weight hydrocarbons | |
| PL101562B1 (pl) | A method of producing methyl ether | |
| Gyrdymova et al. | Production of acetylene from viable feedstock: promising recent approaches | |
| US2482866A (en) | Production of carbon monoxide and hydrogen | |
| NL8921393A (nl) | Werkwijze voor de omzetting van methaan. | |
| WO1997009293A1 (en) | Natural gas conversion to higher hydrocarbons | |
| SU434660A3 (ru) | Способ каталитической газификации углеводородов | |
| WO2012084076A1 (en) | Process for the production of methane rich gas | |
| US5246550A (en) | Method for methane conversion | |
| Urlukov et al. | Ethane formation via catalytic low-temperature steam reforming of C3+-alkanes | |
| US3932552A (en) | Integrated process for producing C2 hydrocarbons from carbon monoxide and hydrogen | |
| CA2007249C (en) | Method for methane conversion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BV | The patent application has lapsed |