[發明專利]一種用于甲烷氧化偶聯的工藝

有效

• 申請號: 201910240047.8
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN111747811B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王振維;聶毅強;盛在行;孫麗麗;劉罡;丁利偉;趙百仁;李少鵬
• 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;C07C5/327;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，涉及一種用于甲烷氧化偶聯的工藝。富甲烷氣體與富氧氣體在烷氧混合器中進行混合，得到混合氣，達到反應所需溫度的混合氣進入裝有催化劑的恒溫反應器，進行甲烷氧化偶聯反應，恒溫反應器內設置有間隔排布的多組反應單元和多組取熱單元，以及隔熱結構，所述催化劑裝填于反應單元內，取熱介質在取熱單元內流動并吸收反應單元放出的熱量；所述隔熱結構設置于反應單元和取熱單元之間，隔熱結構與反應單元的接觸面的溫度高于甲烷氧化偶聯反應起始溫度，隔熱結構與取熱單元的接觸面與取熱單元內取熱介質的溫差為5～50℃。本發明的方法使每段催化劑床層基本恒定，使反應在最佳溫度下反應。

技術領域

本發明屬于石油化工領域，更具體地，涉及一種用于甲烷氧化偶聯的工藝。

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(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。

目前用于甲烷氧化偶聯制乙烯反應工藝的反應器型式有流化床反應器，固定床反應器、膜反應器等，但這些反應器在工業上的應用尚待進一步開發。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于甲烷氧化偶聯的工藝。本發明的工藝方法使催化劑床層基本恒定，從而使反應在最佳溫度下進行，床層溫度的穩定也有利于催化劑性能的穩定。

為了實現上述目的，本發明提供一種用于甲烷氧化偶聯的工藝，富甲烷氣體與富氧氣體在烷氧混合器中進行混合，得到混合氣，達到反應所需溫度的混合氣進入裝有催化劑的恒溫反應器，進行甲烷氧化偶聯反應，恒溫反應器內設置有間隔排布的多組反應單元和多組取熱單元，以及隔熱結構，所述催化劑裝填于反應單元內，取熱介質在取熱單元內流動并吸收反應單元放出的熱量；所述隔熱結構設置于反應單元和取熱單元之間，隔熱結構與反應單元的接觸面的溫度高于甲烷氧化偶聯反應起始溫度，隔熱結構與取熱單元的接觸面與取熱單元內取熱介質的溫差為5～50℃。

本發明對所述隔熱結構的材質和設置方式沒有特別限定，只要能滿足上述要求即可。可采用本領域各種隔熱結構，例如，所述隔熱結構可使用耐火材料作為主要構建材料，耐火材料可選的如剛玉耐火磚等。

本發明對所述反應單元和取熱單元的布置方式沒有特別限定，所述反應單元和取熱單元的布置方式可使得混合氣與取熱介質并流、逆流或錯流，優選為逆流。

根據本發明，優選地，所述取熱介質選自熔鹽、水、蒸汽、熱油和富甲烷氣體中的至少一種。

進一步地，吸收熱量后的取熱介質在熱量回收裝置內回收。

根據本發明，優選地，所述反應所需溫度為450～950℃，進一步優選為600～950℃；所述取熱介質優選為水和蒸汽,；其次為熔鹽。