[發明專利]甲烷氧化偶聯反應和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: 202010559842.6
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN113816819A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 武潔花;薛偉;馮靜;張明森;劉東兵
• 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

本發明涉及甲烷氧化偶聯反應領域，公開了一種甲烷氧化偶聯反應和乙烷催化脫氫反應耦合制備乙烯的方法和系統，該方法在含有至少兩層套管的固定床套管反應器中進行，在所述套管的至少一個管中裝填用于所述甲烷氧化偶聯反應的催化劑A，用于進行甲烷氧化偶聯反應；并且在與其相鄰的管中裝填用于乙烷催化脫氫反應的催化劑B，用于進行乙烷催化脫氫反應，該方法包括：將含有甲烷和氧氣的反應物料I引入至裝填有所述催化劑A的管中，進行所述甲烷氧化偶聯反應；將含有乙烷的反應物料II引入至裝填有所述催化劑B的反應管中，進行所述乙烷催化脫氫反應。本發明解決了目前甲烷氧化反應高溫時撤熱困難的難題，降低了高溫飛溫的風險。

技術領域

本發明涉及甲烷氧化偶聯反應領域，具體地，涉及一種甲烷氧化偶聯反應和乙烷催化脫氫反應耦合制備乙烯的方法和系統。

背景技術

乙烯是石油化學工業的重要基石，主要用于生產聚乙烯、環氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯等化工產品。乙烯作為最重要的基礎有機化工原料，長期以來，它的生產一直依賴于石油裂解路線，由此產生的環境污染等問題日趨嚴重。近年來，原油價格持續攀升，引發乙烯裂解原料價格的上漲，同時乙烯裂解原料的供不應求現象也十分突出，面對這一現狀，世界各國都在調節能源利用結構，并不斷尋找新的乙烯生產路線。

生產乙烯的理論上可行的最有效的方法是甲烷氧化偶聯，甲烷是天然氣中最豐富的的組分，與其他原料相比，具有價格便宜優勢。因此，甲烷氧化偶聯(OCM)成為各國研究的重點，

在OCM催化劑體系研究中，以二氧化硅為載體，鎢酸鈉和錳為活性組分的負載型催化劑是性能最好的體系之一，但是，通常的催化劑都是在高溫下才能發生反應，反應溫度在750-850℃甚至更高，而在高溫時反應熱量不易撤除，由此導致極易出現飛溫的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術甲烷氧化偶聯反應中存在的高溫時易飛溫的缺陷。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種甲烷氧化偶聯反應和乙烷催化脫氫反應耦合制備乙烯的方法，該方法在含有至少兩層套管的固定床套管反應器中進行，在所述套管的至少一個管中裝填用于所述甲烷氧化偶聯反應的催化劑A，用于進行所述甲烷氧化偶聯反應，所述催化劑A的反應溫度不低于700℃；并且在與其相鄰的管中裝填用于乙烷催化脫氫反應的催化劑B，用于進行所述乙烷催化脫氫反應，所述催化劑B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：將含有甲烷和氧氣的反應物料I引入至裝填有所述催化劑A的管中，進行所述甲烷氧化偶聯反應；將含有乙烷的反應物料II引入至裝填有所述催化劑B的反應管中，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。