[發明專利]一種甲烷氧化偶聯制烯烴工藝

有效

• 申請號: 201910240040.6
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN111747821B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 盛在行;孫麗麗;聶毅強;劉罡;王振維;李少鵬;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: C07C11/04
• 分類號: C07C11/04;C07C2/84
• 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工藝，包括：富甲烷氣體與富氧氣體混合形成原料氣，在固定床反應器中在催化劑作用下發生氧化偶聯反應，得到至少包含CO、CO₂、乙烯、乙烷、碳三及以上組分的反應氣；所述固定床反應器中設置有多段串聯的催化劑床層；每段催化劑床層高度為100?500mm，反應壓力為0.1～1.5MPaG，體積空速為2000?10000h^?1，反應氣溫升范圍為150?300℃；每段催化劑床層下部為取熱段，反應氣換熱后進入下一段催化劑床層。本發明的方法可以有效控制反應溫升，減少副反應，有利于烯烴收率的提高，采用本發明可以使甲烷轉化率達到34％，C2選擇性達到58.7％。

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工藝。

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。

發明內容

本發明的目的是提供一種甲烷氧化偶聯制烯烴工藝，從而滿足甲烷氧化偶聯制烯烴反應強放熱的特點，通過分段后中間取熱可有效控制反應溫升，再結合對反應工藝條件的控制，從而達到減少副反應發生，提高烯烴收率的目的。

為了實現上述目的，本發明提供一種甲烷氧化偶聯制烯烴工藝，富甲烷氣體與富氧氣體混合形成原料氣，在固定床反應器中在催化劑作用下發生氧化偶聯反應，得到至少包含CO、CO₂、乙烯、乙烷、碳三及以上組分的反應氣；所述固定床反應器中設置有多段串聯的催化劑床層；每段催化劑床層高度超過100mm，小于等于500mm，優選為150～500mm，反應壓力為0.1～1.5MPaG，優選為0.5～1.0MPaG，體積空速為2000～10000h^-1，反應氣溫升范圍為150～300℃；每段催化劑床層下部為取熱段，反應氣換熱后進入下一段催化劑床層。即，第一段反應床為絕熱床，其余每段床層上部為取熱段，采用如蛇管取熱后進入下一段反應床層。

本發明對催化劑床層的段數沒有特別的限定，優選地，催化劑床層的段數為2～6段。

根據本發明，優選地，所述氧化偶聯反應的操作溫度為700～900℃。

根據本發明，優選地，各段催化劑床層入口處甲烷與氧氣的體積比為0.1：1～80：1。