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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113816819A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202010559842.6C07C11/04(2006.01)(22)申请日2020.06.18(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司北京化工研究院(72)发明人武洁花薛伟冯静张明森刘东兵(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283代理人王崇李婉婉(51)Int.Cl.C07C2/84(2006.01)C07C5/333(2006.01)权利要求书2页说明书8页(54)发明名称甲烷氧化偶联反应和乙烷催化脱氢反应耦合制备乙烯的方法和系统(57)摘要本发明涉及甲烷氧化偶联反应领域,公开了一种甲烷氧化偶联反应和乙烷催化脱氢反应耦合制备乙烯的方法和系统,该方法在含有至少两层套管的固定床套管反应器中进行,在所述套管的至少一个管中装填用于所述甲烷氧化偶联反应的催化剂A,用于进行甲烷氧化偶联反应;并且在与其相邻的管中装填用于乙烷催化脱氢反应的催化剂B,用于进行乙烷催化脱氢反应,该方法包括:将含有甲烷和氧气的反应物料I引入至装填有所述催化剂A的管中,进行所述甲烷氧化偶联反应;将含有乙烷的反应物料II引入至装填有所述催化剂B的反应管中,进行所述乙烷催化脱氢反应。本发明解决了目前甲烷氧化反应高温时撤热困难的难题,降低了高温飞温的风险。CN113816819ACN113816819A权利要求书1/2页1.一种甲烷氧化偶联反应和乙烷催化脱氢反应耦合制备乙烯的方法,其特征在于,该方法在含有至少两层套管的固定床套管反应器中进行,在所述套管的至少一个管中装填用于所述甲烷氧化偶联反应的催化剂A,用于进行所述甲烷氧化偶联反应,所述催化剂A的反应温度不低于700℃;并且在与其相邻的管中装填用于乙烷催化脱氢反应的催化剂B,用于进行所述乙烷催化脱氢反应,所述催化剂B选自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中的至少一种;该方法包括:将含有甲烷和氧气的反应物料I引入至装填有所述催化剂A的管中,进行所述甲烷氧化偶联反应;将含有乙烷的反应物料II引入至装填有所述催化剂B的反应管中,进行所述乙烷催化脱氢反应;所述固定床套管反应器的材质使得进行所述甲烷氧化偶联反应和进行所述乙烷催化脱氢反应的管之间能够进行热量传递。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述催化剂A的反应温度为750-900℃;优选地,所述催化剂B的反应温度为500-750℃,更优选为550-650℃。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述催化剂A中含有载体和负载在所述载体上的活性组分,所述活性组分包括锰元素、钨元素、碱金属元素,以及所述活性组分中任选还包括稀土金属元素;优选地,以所述催化剂A的总重量计,所述锰元素的含量为1-10重量%,所述钨元素的含量为2-20重量%,所述碱金属元素的含量为0.5-5重量%,所述稀土金属元素的含量为0-1重量%;优选地,在所述催化剂A中,所述活性组分包括锰元素、钨元素、钠元素,以及所述活性组分中任选还包括稀土金属元素;所述载体选自二氧化硅、氧化铝、钛酸钡、分子筛、方石英和堇青石中的至少一种。4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述催化剂A选自钨酸钠-锰/二氧化硅、钨酸钠-锰-稀土金属/二氧化硅、钨酸钠-锰/钛酸钡、钨酸钠-锰-稀土金属/钛酸钡中的至少一种。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,所述催化剂A和所述催化剂B的装填重量比为1:0.1-10,优选为1:0.2-5,更优选为1:0.3-3。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法,其中,以所述反应物料I中含有的甲烷计,所述甲烷氧化偶联反应的空速为0.1万-10万mL·g-1·h-1,优选为0.2万-8万mL·g-1·h-1。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法,其中,在所述甲烷氧化偶联反应中,甲烷和氧气的用量摩尔比为1-10:1,优选为3-10:1。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,以所述反应物料II中含有的乙烷计,所述乙烷催化脱氢反应的空速为0.1万-6万mL·g-1·h-1,优选为0.5万-5万mL·g-1·h-1。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,在所述固定床套管反应器中,反应物料I和所述反应物料II为逆流运行。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法,其中,所述固定床