[發明專利]一種由甲烷部分氧化直接制甲醇的方法

無效

• 申請號: 200910198431.2
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101704716A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 龍湘犁;劉念;呂海鋒;袁渭康
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C31/04
• 分類號: C07C31/04;C07C29/50;B01J31/18;B01J31/16;B01J21/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 鄔震中

技術領域

本發明涉及一種由甲烷直接制甲醇的生產工藝。

背景技術

天然氣作為潔凈能源與重要的化工原料，對全球經濟的可持續發展起著越來越重要的作用，天然氣轉化制液體燃料和基本化學品的研究已成為當今重大的戰略研究課題。天然氣儲量豐富，全球已探明的儲量152萬億m³，從遠期來看，在目前技術下的可開采儲量可達500萬億m³。有關部門預測，到2010年底我國累計天然氣探明儲量將超過5×10¹²m³，年產量將達到800×10⁸m³；到2020年底我國天然氣年產量將達到1200×10⁸m³。

甲醇是甲烷轉化最理想的產物，因為甲醇保留了原料甲烷的絕大多數能量，在常溫常壓又是液體，便于儲存和輸送，甲醇是一種應用廣泛的化工原料，在化工、醫藥、輕紡等領域有著廣泛的應用。國內生產甲醇的原料70％以上是天然氣，采用的是比較成熟的甲烷間接制甲醇的方法，即傳統的二步法-先將甲烷和水蒸汽反應生成合成氣(CO+H₂)，再由合成氣制甲醇。此二步法設備投資高，工藝復雜，能耗大，單程轉化率低。

采用甲烷直接制甲醇是一種十分具有吸引力的理想方式，是國內外天然氣(甲烷)轉化研究的一個熱點。但甲烷分子結構十分穩定，是碳氫化合物中最為穩定的一種，其C-H鍵鍵能(104kcal?mol^-1)很高，活化甲烷需要較高的溫度，在高溫下甲醇又極易深度氧化。為了提高甲烷直接制甲醇的選擇性和產率，各國學者進行了大量探索性的研究。甲烷直接制甲醇的研究包括多相催化氧化和均相催化氧化兩個方面，甲烷氣固多相催化氧化直接制甲醇的研究已有近百年的歷史(Catalysis?Today.，1998，45：29-33.Journal?of?Catalysis，2000，190：118-127.Journal?of?Catalysis.，2003，217：457-467.Chemical?Engineering?and?Processing.，2008，47：780-786.)，但其研究結果卻不甚理想，總收率總是很低，一般在5％左右，這是由多相催化的特點所決定的，因為甲醇的反應活性比甲烷強，甲醇會繼續被氧化成二氧化碳和水，降低了甲醇收率，經濟性差。上世紀九十年代，國內外許多學者研究了生物催化氧化(分子催化，1997，11(2)：89-94；催化學報，1997，18(4)：310-314；分子催化，2002，16(1)：9-14)、光催化氧化(分子催化，2000，14(4)：243-244；高等化學學報，2004，25(6)：1115-1119；燃料化學學報，2006，34(3)：332-336)、超臨界水氧化制甲醇(Journal?of?Supercritical?Fluids，2004，28：69-77)和氣相均相氧化反應(Applied?Catalysis?A：General.，2000，190：283-289.Applied?Catalysis?A：General.，2002，224：201-207)等方法，這些方法都各有優勢，但也存在著各自的缺點，要實現工業應用還有大量的工作要做。最近幾年甲烷直接均相催化氧化制甲醇的研究得到重視(Journal?of?Catalysis，，2003，215：14-19.Science，259：340-343，1993.Science，280：560-564，1998.)，雖然取得了較高的轉化率和收率，但由于用發煙硫酸作反應溶劑和氧化劑，腐蝕性強，而且催化劑易失活，難以實現工業應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種由甲烷部分氧化直接制甲醇的方法。

本發明需要解決的技術問題是提供一種用甲烷為原料、空氣為氧化劑、負載有雜多酸等成分的活性碳為固體催化劑的制備甲醇工藝，克服現有的甲烷間接制甲醇工藝的缺陷，降低設備投資，簡化工藝，節能降耗，提高甲烷的單程轉化率和甲醇的收率。

本發明的構思是這樣的：