甲烷氧化偶联制烯烃的系统、方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114656316A(43)申请公布日2022.06.24(21)申请号202011530524.3(22)申请日2020.12.22(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青岛安全工程研究院(72)发明人马守涛姜杰孙峰杨哲徐伟冯俊杰周明川(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283专利代理师刘依云刘亭亭(51)Int.Cl.C07C2/84(2006.01)C07C11/04(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烯烃的系统、方法及其应用(57)摘要本发明涉及催化领域，公开了甲烷氧化偶联制烯烃的系统、方法及其应用，该系统包括：预混装置，所述预混装置能够对引入的甲烷、氧气和非活性气体进行预混，并用水蒸汽对预混后的混合气体进行加热；反应装置，所述反应装置与所述预混装置相连，所述预混装置中的加热后的混合气输入至所述反应装置中进行催化反应，得到气体产物。该系统能改变甲烷在氧化偶联反应器内的自燃诱导时间，可有效降低甲烷在反应器内发生燃爆的风险，避免了人员伤亡。另一方面，由于加入非活性气体或进行了预混加热延长甲烷在反应器内的停留时间，提高了甲烷的转化率。CN114656316ACN114656316A权利要求书1/1页1.一种甲烷氧化偶联制烯烃的系统，其特征在于，该系统包括：预混装置，所述预混装置能够对引入的甲烷、氧气和非活性气体进行预混，并用水蒸汽对预混后的混合气体进行加热；反应装置，所述反应装置与所述预混装置相连，所述预混装置中的加热后的混合气输入至所述反应装置中进行催化反应，得到气体产物。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述反应装置还设置有换热设备，所述换热设备能够将反应装置中产生的热量以水蒸汽为热量载体输送至预混装置。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述反应装置内填充有催化剂。4.一种甲烷氧化偶联制烯烃的方法，其特征在于，该方法包括：将甲烷、氧气和非活性气体进行预混，并用水蒸汽对预混后的混合气体进行加热，将加热后的混合气体与催化剂接触进行催化反应，所述加热的条件使得加热后的混合气体的温度比所述催化反应的温度低100‑350℃。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括：将催化反应产生的热量输送至所述加热步骤，以对混合气体进行加热。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述加热的条件使得加热后的混合气体的温度为450‑500℃。7.根据权利要求4‑6中任意一项所述的方法，其中，所述非活性气体为第零族元素气体和氮气中的至少一种。8.根据权利要求4‑7中任意一项所述的方法，其中，所述甲烷和所述氧气的体积流量比为1：0.25‑4。9.根据权利要求4‑8中任意一项所述的方法，其中，所述水蒸汽和非活性气体的体积流量比为1：1‑10。10.根据权利要求4‑9中任意一项所述的方法，其中，向所述混合气体中通入水蒸汽后，所述甲烷的体积百分比为20‑80体积％。11.根据权利要求4‑10中任意一项所述的方法，其中，所述催化反应的条件包括：催化反应温度为500‑850℃，压力为0.5‑4MPa；以甲烷和氧气计的反应气时空速为100‑200mL/(g·h)，反应时间为80‑1000ms，优选为200‑600ms。12.根据权利要求4‑11中任意一项所述的方法，其中，所述方法在权利要求1‑3中任意一项所述的系统中进行。13.权利要求1‑3中任意一项所述的系统在制备烯烃中的应用。2CN114656316A说明书1/7页甲烷氧化偶联制烯烃的系统、方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及催化领域，具体涉及甲烷氧化偶联制烯烃的系统、方法及其应用。背景技术[0002]在世界范围内，传统的蒸汽裂解装置仍然是乙烯和丙烯的主要来源，世界乙烯的需求仍呈增长的趋势。近年来由于页岩气的大规模开发和生产，天然气的产量日趋增加，成本大幅度降低，利用天然气制烯烃具有广泛的应用前景。甲烷氧化偶联制烯烃是一步法制烯烃技术，减少了生产链。2016年，我国乙烯总产量达到2100万吨，其中传统裂解技术生产乙烯1770万吨。非油品裂解的占比进一步增加，其中以MTO路线为主，未来我国的乙烯仍存在缺口。石脑油比例高带来以下问题：一是对炼油版块的重整装置产能的影响，发展受限；二是乙烯装置受原油价格波动影响大。而基于煤化工的MTO路线生产链长，高投资、高污染，随着碳排放和用水量的要求越来越严，其发展也必将受到一定限制。[0003]甲烷氧化偶联制烯烃技术使甲烷一步生产烯烃，原料来源丰富、生产过程污染少、生产链段、碳排放低，有望取代传统的裂解技术，如果实现工业化必将推动我国乙烯工业上一个新的台阶