[發(fā)明專利]同位素分析用于測定由甲烷制備的芳族烴的用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310479850.X
• 申請(qǐng)日: 2007-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN103529169A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·L·亞奇諾;J·J·帕特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃克森美孚化學(xué)專利公司
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00;C07C2/66;C07C2/76;C07C15/04;C07C15/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 夏正東

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)是中國專利申請(qǐng)200780019819.0的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及同位素分析用于測定由甲烷，并且特別地由天然氣制備的芳族烴的用途。

背景技術(shù)

芳族烴，特別是苯、甲苯、乙基苯和二甲苯是石油化學(xué)工業(yè)中重要的商品化學(xué)物質(zhì)。目前，芳族化合物最通常通過各種方法，包括催化重整和催化裂化由石油基原料制備。然而，由于世界上的石油原料供給減少，因此對(duì)于發(fā)現(xiàn)芳族烴的替代來源有增長的需要。

芳族烴的一種可能的替代來源是甲烷，其是天然氣的主要成分。世界上的天然氣儲(chǔ)備量持續(xù)上升并且目前發(fā)現(xiàn)了比石油更多的天然氣。由于與大體積的天然氣的運(yùn)輸相關(guān)的問題，因此特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)與石油一起開采的大多數(shù)天然氣被燃燒并且浪費(fèi)掉。因此含于天然氣中的烷烴對(duì)高級(jí)烴例如芳族化合物的直接轉(zhuǎn)化是一種使天然氣升級(jí)的有吸引力的方法，只要可以克服伴隨的技術(shù)困難。

目前提出用于將甲烷轉(zhuǎn)化成液態(tài)烴的大部分方法包括最初將甲烷轉(zhuǎn)化成合成氣(H₂和CO的共混物)。然而，合成氣的制備是資金和能量密集型的并且因此優(yōu)選不需要合成氣生成的路徑。

已經(jīng)提出許多替代的方法用于將甲烷直接轉(zhuǎn)化成高級(jí)烴。一種這類方法包括甲烷催化氧化偶聯(lián)成烯烴，隨后烯烴催化轉(zhuǎn)化成液態(tài)烴，包括芳族烴。例如，US專利No.5,336,825披露了一種用于將甲烷氧化轉(zhuǎn)化成汽油范圍的烴，包括芳族烴的兩步法。在第一個(gè)步驟中，在500℃－1000℃的溫度下在游離氧的存在下使用稀土金屬促進(jìn)的堿土金屬氧化物催化劑將甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯和微量的C₃和C₄烯烴。然后在含有高二氧化硅pentasil沸石的酸性固體催化劑上將在第一個(gè)步驟中形成的乙烯和高級(jí)烯烴轉(zhuǎn)化成汽油范圍的液態(tài)烴。

然而，氧化偶聯(lián)方法遭受這樣的問題：它們涉及到高度放熱并且潛在有害的甲烷燃燒反應(yīng)，并且它們產(chǎn)生大量環(huán)境敏感的碳氧化物。

一種用于將甲烷直接升級(jí)成高級(jí)烴，特別是乙烯、苯和萘的潛在有吸引力的路徑是脫氫環(huán)化或還原偶聯(lián)。該方法通常包括在高溫例如600℃－1000℃下使甲烷與包含負(fù)載在沸石例如ZSM-5上的金屬例如錸、鎢或鉬的催化劑接觸。通常，催化活性的金屬類物質(zhì)為0價(jià)的元素形式或者碳化物或碳氧化物。

例如，US專利No.4,727,206披露了一種通過在600℃－800℃的溫度下在沒有氧氣的存在下使甲烷與包含二氧化硅/氧化鋁摩爾比為至少5：1的鋁硅酸鹽的催化劑組合物接觸而制備富含芳族烴的液體的方法，所述鋁硅酸鹽裝載有(i)鎵或其化合物和(ii)來自周期表的第VIIB族的金屬或其化合物。

另外，US專利No.5,026,937披露了一種甲烷芳構(gòu)化的方法，其包括以下步驟：在包括550℃－750℃的溫度、小于10個(gè)大氣壓絕壓(1000kPaa)的壓力和400－7,500hr^-1的氣體時(shí)空速的轉(zhuǎn)化條件下使包含超過0.5mol％的氫氣和50mol％的甲烷的進(jìn)料流通入具有至少一個(gè)包含ZSM-5、鎵和含磷氧化鋁的固體催化劑床的反應(yīng)區(qū)中。

另外，US專利No.5,936,135披露了一種用于將低級(jí)烷烴例如甲烷或乙烷轉(zhuǎn)化成芳族烴的低溫非氧化方法。在該方法中，將低級(jí)烷烴與高級(jí)烯烴或鏈烷烴例如丙烯或丁烯混合，并且在300℃－600℃的溫度、1000－100000cm³g^-1hr^-1的氣體時(shí)空速和1－5個(gè)大氣壓(100－500kPa)的壓力下使該混合物與預(yù)處理的雙官能pentasil沸石催化劑例如GaZSM-5接觸。催化劑的預(yù)處理包括使催化劑與氫氣和水蒸氣的混合物在400℃－800℃的溫度、1－5個(gè)大氣壓(100－500kPa)的壓力下和至少500cm³g^-1hr^-1的氣體時(shí)空速下接觸至少0.5小時(shí)，并且然后使催化劑與空氣或氧氣在400℃－800℃的溫度、至少200cm³g^-1hr^-1的氣體時(shí)空速和1－5個(gè)大氣壓(100－500kPa)的壓力下接觸至少0.2小時(shí)。

使用天然氣作為芳族化合物源的一個(gè)特別的難點(diǎn)涉及到世界上的許多天然氣田包含大量，有時(shí)超過50％的二氧化碳。二氧化碳不僅由于其潛在地促進(jìn)全球氣候變化而因此成為日益增多的政府規(guī)章的目標(biāo)，而且需要分離和處理來自天然氣的大量二氧化碳的任何方法很可能在經(jīng)濟(jì)上被禁止。實(shí)際上，一些天然氣田具有如此高的二氧化碳含量以致于目前被認(rèn)為在經(jīng)濟(jì)上是不可回收的。