[發明專利]一種甲烷氧化偶聯制烯烴的方法

有效

• 申請號: 201910239546.5
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN111747807B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 孫麗麗;王振維;盛在行;劉罡;李少鵬;聶毅強;丁利偉;趙百仁
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化工程建設有限公司
• 主分類號: C07C2/84
• 分類號: C07C2/84;C07C11/04
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發明屬于石油化工領域，具體涉及一種甲烷氧化偶聯制烯烴的方法，該方法包括：富甲烷氣體與富氧氣體混合為原料氣，所述原料氣進入裝填有甲烷氧化偶聯制烯烴催化劑和設置有引發器的反應單元，所述原料氣先通過引發器，引發器提供初始能量使原料氣溫度達到T1，觸發原料氣的甲烷氧化偶聯反應；反應開始后，降低引發器負荷，利用甲烷氧化偶聯反應放出的熱量使反應單元的反應繼續維持。采用本發明的工藝，可減少反應設備，使反應安全可控，并能夠顯著減少廢氣甚至完全不產生廢氣，綠色環保。

技術領域

本發明屬于石油化工領域，更具體地，涉及一種甲烷氧化偶聯制烯烴的方法。

背景技術

乙烯是世界上產量最大的化學產品之一，乙烯工業是石油化工產業的核心，乙烯產品占石化產品的75％以上，在國民經濟中占有重要的地位。世界上已將乙烯產量作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。

隨著國際原油價格的大幅波動和技術進步，為改變乙烯生產原料過分依賴于石油資源的狀況，生產乙烯原料發生了變化，以甲醇為原料生產乙烯的技術得到發展，成為新型煤化工技術中工業應用廣泛的技術。

甲烷氧化偶聯制乙烯技術(OCM)是生產乙烯的重要技術，它以天然氣為原料，只需一步反應過程即可制得乙烯，具有很高的理論價值和經濟價值。經過30多年的研究，甲烷一步法制乙烯研究取得突破性進展，甲烷偶聯制乙烯工業示范裝置投產成功，正邁向工業化的前夕。這對破解乙烯行業原料來源瓶頸，降低生產成本，增強乙烯行業及下游產業的競爭力意義重大。

國內外的研究開發以美國Siluria技術公司最為典型，Siluria通過使用生物模板精確合成納米線催化劑，開發出工業可行的甲烷直接制乙烯催化劑。該催化劑可在低于傳統蒸汽裂解法操作溫度200-300℃的情況下在5-10 個大氣壓下，高效催化甲烷轉化成乙烯。該技術使得催化劑壽命延長，操作溫度大幅下降，但是對甲烷轉化率和乙烯收率并沒有實質性突破。

OCM工藝的工業化很大程度受限于實際應用的經濟性，因此，開發能耗更低的OCM整體工藝具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種甲烷氧化偶聯制烯烴的方法，該方法利用引發器提供初始能量觸發原料氣的甲烷氧化偶聯反應，然后利用甲烷氧化偶聯反應產生的熱量維持后續反應進行，實現熱量自耦合，從而降低原料預熱的熱量消耗。

為了實現上述目的，本發明提供一種甲烷氧化偶聯制烯烴的方法，富甲烷氣體與富氧氣體混合為原料氣，所述原料氣進入裝填有甲烷氧化偶聯制烯烴催化劑和設置有引發器的反應單元，所述原料氣先通過引發器，引發器提供初始能量使原料氣溫度達到T1，觸發原料氣的甲烷氧化偶聯反應；反應開始后，降低引發器負荷，利用甲烷氧化偶聯反應放出的熱量使反應單元的反應繼續維持。

根據本發明，T1對應OCM反應溫度，具體可為550～1000℃，優選為 600～850℃。

根據本發明，所述降低引發器負荷是指引發器在低于“使原料氣溫度達到T1”的負荷下運行，甚至可關閉引發器。具體地，所述降低引發器負荷使得引發后物料溫度為T2，T2＜T1；T2優選為400～850℃，進一步優選為450～750℃。

根據本發明，優選地，所述甲烷氧化偶聯反應的壓力為0～3.0MPaG，優選為0.1～1.5MPaG，進一步優選為0.5～1.0MPaG。

根據本發明，優選地，所述富甲烷氣體中甲烷的體積含量50％，優選體積含量90％，進一步優選所述富甲烷氣體為天然氣和/或頁巖氣；所述富氧氣體中氧氣的體積含量優選為12～100％。

根據本發明，優選地，所述反應單元采用固定床絕熱反應器。進一步地地，所述固定床絕熱反應器中設置有多段串聯的催化劑床層，各段催化劑床層入口處甲烷與氧氣的體積比為1：1～80：1。