[发明专利]由甲烷和溴生产高级烃的方法

说明书

背景技术

甲烷是天然气的主要组分，也是沼气的主要组分。天然气的世界储量 正在稳定地增加，这是由于例如新的发现等等。然而，天然气的世界储量 的主要部分在边远地区和离岸地区，这些地方气体管道是经济上不合理 的，或气体的再注入是不可行的。因此，在边远地区伴随着油产生的许多 天然气被燃烧。在石油加工和石油化工过程中产生的甲烷也遇到这一情 况。因为甲烷的燃烧产生CO₂，将来天然气和甲烷的燃烧可能被阻止或限 制。因此，大量的天然气和甲烷可以被利用。

已经描述了利用这些天然气(包括甲烷)来源的不同技术。例如，可 用于将天然气转化为高级烃(即液体燃料)的技术，所述高级烃比天然气 更加容易运输。可选地，甲烷可以被脱硫，干燥并运输到市场；然而，脱 硫和干燥的甲醇产物以BTU为基准，通常只能卖到液体燃料价格的1/2至 1/3。

就将天然气(natural has)转化为液体燃料而言，费-托(FT)反应涉 及由一氧化碳和氢的混合物合成液态烃或它们的氧化衍生物，所述一氧化 碳和氢的混合物可例如，通过甲烷的部分燃烧或通过煤的气化来获得。这 一合成用金属催化剂(诸如铁、钴或镍)在高温和高压下进行。当给予进 行该转化所需的能量时，评估FT反应和随后水煤气轮换化学的总效率为 约15％至30％。尽管FT的确提供了煤原料的液化路线，但对用于商业上 将富含甲烷的原料转化为液体燃料的理解和生产的现有水平是不足的。为 了经济，FT需要大折价的天然气源。此外，FT设备昂贵，且体积大，因 此不适合用于许多边远地区，诸如离岸石油钻塔，这些地方含有甲烷的天 然气通常被燃烧。

Osterwalder和Stark(“O/S”)已经提出了在溴甲烷转化成轻质烃(light hydrocarbons)中直接偶联溴介导的甲烷活化和积碳的气化的方法(例如 ChemPhysChem 2007，8(2)，297-303)。参考图1(现有技术)，该图为O/S 提供的流程图，提出了直接偶联溴介导的甲烷活化和积碳气化的方法。可 观察到，在提出的方法中，在烷烃溴化步骤30中，将甲烷流10a和10b 与溴流20组合，这产生了溴甲烷流40和溴化氢流50。如所示，溴甲烷流 40和溴甲烷再循环流100在溴化铝存在下组合用于烷基溴转化70，以产 生输出流72。在分离器75中，将输出流72分离成高级烃(C₂-C₅)产物 流80、溴甲烷再循环流100、HBr流90和甲烷流10b。

尽管O/S显示HBr流50和90进入溴再循环步骤60以产生溴流20， 但并未教导或提出溴再循环步骤的机制(mechanics)和其他细节。每磅高 级烃产物需要至少约10磅的溴。考虑到可用于转化为高级烃的天然气和 甲烷是大量的，以及可用的这种天然气/甲烷的位置是多样化的并通常较遥 远，为了O/S方法或将甲烷转化为高级烃的任何类似方法在商业上可行， 必须提供从HBr回收溴以再次用于转化方法的方法。有效的溴再循环过程 可使大规模甲烷到液体加工厂在经济上可行。

已知从含溴化物的溶液(诸如盐水)制备溴的方法。例如，可通过溴 吹汽方法(诸如Kubierschky精馏方法)生产溴；参见例如Kirk-Othmer， Encyclopedia of Chemical Technology(化学技术百科全书)，第四版，第4 卷，第548至553页。从含溴化物的溶液回收溴的其他方法描述于例如， US 3181934、US 4719096、US 4978518、US 4725425、US 5158683和US 5458781。此外，可通过用氯处理以将溴化物氧化成溴来从盐水回收溴； 并且已知将溴化物电解转化成溴的方法。此外，已经报道了通过使用氧或 空气混和物将溴化物催化氧化成溴(参见例如US 5366949)；然而，就我 们所知，至今还没有实现成功、经济的商业操作。

尽管目前已经描述了这些技术，并且是可行的，但就我们所知，还没 有将烷烃转化为有用的烃的商业方法或报道方法，其包括将溴化物转化为 转化方法中使用的溴的合适方法。如果这种方法可行，则其将具有商业价 值。

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