[發明專利]一種將甲烷轉化為甲醇及其衍生物的方法無效

申請號：	200810302193.0	申請日：	2008-06-18
公開（公告）號：	CN101698630A	公開（公告）日：	2010-04-28
發明（設計）人：	肖鋼;蔡旭明;鄭巖;王波	申請（專利權）人：	漢能科技有限公司
主分類號：	C07C31/04	分類號：	C07C31/04;C07C29/48;C07C43/04;C07C41/01
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種甲烷轉化甲醇及其衍生物方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種將甲烷轉化為甲醇及其衍生物的方法，具體地講是涉及一種將甲烷轉化為甲醇或二甲醚的方法。

背景技術

甲烷作為天然氣的主要組成成分，是一種重要的化工原料。由于甲烷具有異常穩定的化學結構，目前工業上是通過將甲烷在高溫高壓下轉化為合成氣(CO+H₂)的步驟來間接合成甲醇等有機物，這種工藝過程具有耗能高、投資大的缺點。鑒于此，人們一直在探索將甲烷直接轉化為甲醇的新方法和新工藝。

Periana等人[Science，1993，259：340-343]曾提出以濃硫酸為溶劑和氧化劑，硫酸汞為催化劑，在高壓釜內將甲烷氧化為硫酸氫甲酯的方法，甲醇收率可以達到43％；同組科學家后來又提出以發煙硫酸為溶劑和氧化劑，(bpym)PtCl₂為催化劑，以72％的收率將甲烷氧化為硫酸二甲酯；張秀成等人[石油化工，2004，33(9)：813-815]采用發煙硫酸為溶劑和氧化劑，過渡金屬氧化物為催化劑，在高壓釜內將甲烷氧化成硫酸氫甲酯，公開號為CN1400198A的專利申請公開了一種采用發煙硫酸為溶劑和氧化劑、碘作催化劑，在高壓釜內將甲烷氧化成硫酸氫甲酯。硫酸氫甲酯經過水解可以生成甲醇或者二甲醚。

以上工藝方法雖能有效地將甲烷氧化為硫酸氫甲酯，但都是采用濃硫酸或者發煙硫酸作為氧化劑，這類含氧氧化劑在反應中會導致生成大量的水。如果氧化劑采用濃硫酸，則會隨著反應的進行，濃硫酸濃度會越來越低，導致反應轉化率隨之降低；若氧化劑采用發煙硫酸，反應生成的水會和發煙硫酸中游離的三氧化硫結合生成硫酸，雖然可以避免硫酸濃度的降低，但每轉化1mol甲烷就會生成1mol的硫酸，這樣在工業生產中，甲烷轉化為甲醇的同時，隨之就不可避免地副產大量硫酸，副產的硫酸一方面會增加該工藝過程的經濟成本，另一方面如此大量硫酸的出路又是一大難題。所以尋找一種既能有效氧化甲烷又能減少反應生成水量的反應過程，是甲烷液相催化轉化的關鍵問題之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種既能有效的氧化甲烷又能減少反應生成的水量、同時降低生產成本的方法。

為解決上述技術問題，本發明的發明人在現有技術的基礎上進行了大量的研究和創造性的勞動，研制出了一種將甲烷轉化為甲醇及其衍生物的方法，即甲烷在硫酸體系中，在氧化劑和催化劑的作用下發生氧化反應，所述的氧化劑和催化劑為一氯化碘；所述氧化反應的反應溫度為40-400℃，反應壓力為0.1-15Mpa；所述硫酸的濃度為90-100wt％。

所述的一氯化碘與甲烷的摩爾比值為0.1-5；優選為0.3-2。

所述的硫酸的濃度為98-100wt％。

所述的反應溫度優選為100-300℃。

所述的反應壓力優選為2-8MPa。

所述的氧化反應得到的產物水解后可得甲醇或二甲醚。

本發明提出的用一氯化碘(ICl)做反應的催化劑和氧化劑的方法，可以非常有效地降低反應中水的生成量。其具體反應方程式可表示如下：

第一步(甲烷氧化)：

CH₄+ICl+H₂SO₄→CH₃OSO₃H+HI+HCl??????①

CH₄+ICl？CH₃Cl+HI???????????????????②

HI+1/2H₂SO₄→1/2I₂+1/2SO₂+1/2H₂O????③

HI+ICl→I₂+HCl??????????????????????④

第二步(水解)：