[發明專利]甲烷氧化偶聯反應與乙烷催化脫氫反應耦合制備乙烯的方法和系統

在審

• 申請號: 202010556346.5
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN113800994A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 武潔花;薛偉;張明森;劉東兵;白杰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C07C2/84
• 分類號: C07C2/84;C07C5/333;C07C11/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

1.一種甲烷氧化偶聯反應與乙烷催化脫氫反應耦合制備乙烯的方法，其特征在于，該方法在含有至少兩層套管的固定床套管反應器中進行，并且，在所述套管的至少一個管內進行所述甲烷氧化偶聯反應，以及在相鄰的至少另一個管內進行所述乙烷催化脫氫反應，在進行所述甲烷氧化偶聯反應的管中，按照反應物料的流動方向，依次裝填用于所述甲烷氧化偶聯反應的催化劑I和用于所述甲烷氧化偶聯反應的催化劑II，其中，所述催化劑I的反應溫度不高于600℃，所述催化劑II的反應溫度不低于700℃；在進行所述乙烷催化脫氫反應的管中裝填用于所述乙烷催化脫氫反應的催化劑III，所述催化劑III選自Pt/SiO₂、Pt-In/SiO₂、Pt/Mg(Al)O、Pt-Sn/Mg(Al)O、Pt-Ir/Mg(Al)O、Pt-Sn/Mg(Ga)(Al)O、Pt-Zn/ETS-2、Cr/BaZrO₃、Cr/BaCeO₃、Cr/MCM-41、Ga/HZSM-5、P-Mo/ZSM-5、Pd-In/SiO₂中的至少一種；

該方法包括：在所述固定床套管反應器中，將含有甲烷和氧氣的反應物料I引入至進行所述甲烷氧化偶聯反應的管中以進行所述甲烷氧化偶聯反應；以及將含有乙烷的反應物料II引入至進行所述乙烷催化脫氫反應的管中以進行所述乙烷催化脫氫反應；

所述固定床套管反應器的材質使得進行所述甲烷氧化偶聯反應和進行所述乙烷催化脫氫反應的管之間能夠進行熱量傳遞。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述催化劑I的反應溫度為400-600℃；

優選地，所述催化劑II的反應溫度為720-900℃；

優選地，所述催化劑III的反應溫度為500-750℃。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述催化劑I選自氧化鑭、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍶、氧化鋇、氫氧化鋰、Fe_x1O_y1、V₂O₅、MoO₃、CO₃O₄、Pt-Rh、Ag-Au、Au/CO₃O₄、MgO、ZnO、氧化鍶/氧化鑭、氧化鋇/氧化鑭、氧化鈰/氧化鑭、氧化錳/氧化鑭、氧化鈦/氧化鑭、氧化鋅/氧化鑭、氧化錫/氧化鑭、氧化鉍/氧化鑭、Pt/氧化鑭、Mo/氧化鑭、Fe/氧化鑭、Co/氧化鑭、Ni/氧化鑭、Cr/氧化鑭、Cd/氧化鑭、Sr/氧化鑭、Ce/氧化鑭、Yb/氧化鑭、Sr_1.0Ce_0.9Yb_0.1Sm_0.2O_x2、La₅₀Nd₃₀Sr₂₀、Sr_1.0La_0.9O_x3中的至少一種，其中，Fe_x1O_y1中的x1為0.1-1；y1為0.1-1.5；Sr_1.0Ce_0.9Yb_0.1Sm_0.2O_x2中的x2為1.5-2.5；Sr_1.0La_0.9O_x3中的x3為1.5-3；

更優選地，所述催化劑I選自氧化鑭、氧化鈰、氧化鍶、氧化鍶/氧化鑭、氧化鋇/氧化鑭、氧化鈰/氧化鑭、SrCeYb、Sr_1.0Ce_0.9Yb_0.1Sm_0.2O_x2、La₅₀Nd₃₀Sr₂₀、Sr_1.0La_0.9O_x3中的至少一種，其中，Sr_1.0Ce_0.9Yb_0.1Sm_0.2O_x2中的x2為2-2.5；Sr_1.0La_0.9O_x3中的x3為1.8-2.5；

優選地，所述催化劑I的顆粒為納米顆粒，所述催化劑I的形貌選自納米棒狀、納米片狀、納米花狀、納米中空狀中的至少一種。