甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114558524A(43)申请公布日2022.05.31(21)申请号202210181160.5(22)申请日2022.02.25(71)申请人中国石油大学（北京）地址102249北京市昌平区府学路18号(72)发明人余长春刘庆敬宋悦李然家王晓胜姜桂元(74)专利代理机构北京同立钧成知识产权代理有限公司11205专利代理师陈亚男黄健(51)Int.Cl.B01J8/02(2006.01)C07C2/84(2006.01)C07C11/04(2006.01)C07C9/06(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器及其应用(57)摘要本发明提供一种甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器及其应用，该固定床反应器包括依次连接的第一段和第二段，所述第一段设有进料口，所述第二段设有出料口，所述第一段包括催化剂段，所述进料口、催化剂段、出料口沿由第一段至第二段的方向依次设置，所述第一段的内径为所述第二段的内径的2.5～10倍。本发明可以缩短催化剂段产生的反应产物在高温区的停留时间，减少乙烯等C2烃产物的深度氧化等副反应，提高C2烃的选择性和收率。CN114558524ACN114558524A权利要求书1/1页1.一种甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器，其特征在于，包括依次连接的第一段和第二段，所述第一段设有进料口，所述第二段设有出料口，所述第一段包括催化剂段，所述进料口、催化剂段、出料口沿由第一段至第二段的方向依次设置，所述第一段的内径为所述第二段的内径的2.5～10倍。2.根据权利要求1所述的毫秒级变径固定床反应器，其特征在于，所述第一段的内径为3～20mm，和/或，所述第二段的内径为1～5mm。3.根据权利要求1所述的毫秒级变径固定床反应器，其特征在于，所述第一段和第二段同轴设置。4.一种基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，采用权利要求1‑3任一项所述的毫秒级变径固定床反应器，所述催化剂段装填有催化剂，所述方法包括：使含有甲烷、氧气、水蒸气的原料气从所述第一段的进料口进入所述第一段，然后在所述催化剂段与所述催化剂接触进行甲烷催化氧化偶联反应，生成的反应产物流经所述第二段后，从所述第二段的出料口排出，得到含有C2烃的产物。5.根据权利要求4所述的基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，所述催化剂包括载体、以及负载于所述载体上的金属活性组分，所述载体包括二氧化硅，所述金属活性组分包括钠、钨、锰。6.根据权利要求5所述的基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，所述催化剂中，锰元素的质量含量为1.5～3％，钨元素的质量含量为2.5～4.5％，钠元素的质量含量为0.7～1.1％，余量为载体。7.根据权利要求4所述的基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，所述原料气中，甲烷的体积含量为15～20％，氧气的体积含量为3～7％，水蒸气的体积含量为73～82％。8.根据权利要求4所述的基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，所述甲烷催化氧化偶联反应的条件为：压力为0.1～0.3MPa，所述催化剂段的温度为775～850℃，所述原料气的进料体积空速为20000～60000h‑1。9.根据权利要求4所述的基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，所述反应产物在所述第二段的停留时间为2～20ms。10.根据权利要求4所述的基于甲烷氧化偶联制备C2烃的方法，其特征在于，所述C2烃包括乙烯和/或乙烷。2CN114558524A说明书1/7页甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器及其应用技术领域[0001]本发明涉及化工领域，具体涉及一种甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器及其应用。背景技术[0002]乙烯、乙烷等C2烃是重要的基础有机化工原料，应用广泛，尤其是乙烯具有更高的使用价值，其通常是合成塑料、合成树脂、合成橡胶、合成纤维、染料、农药、医药、香料、表面活性剂、新型化工材料以及日化用品的基本原料。随着页岩气和可燃冰开采技术的突破，以储量相对丰富、分布较广和价格低廉的天然气生产乙烯等基础有机化工原料，逐渐成为研究热点。[0003]甲烷氧化偶联制乙烯(OCM)技术是生产乙烯的重要技术，具有良好的应用前景，然而，提高乙烯等高附加值C2烃的选择性和收率，仍然是亟待解决的技术问题。发明内容[0004]本发明提供一种甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器及其应用，能够显著提高乙烯等高附加值C2烃的选择性和收率，解决现有技术所存在的技术问题。[0005]本发明的一方面，提供一种甲烷氧化偶联制C2烃用毫秒级变径固定床反应器，包括依次连接的第一段和第二段，所述第一段设