[发明专利]用于将甲烷转化为C2+烃的方法

说明书

背景技术

烯烃，诸如乙烯和丙烯是有机化学和石油化工中的主要原料并且用于 生产乙烯的当前原料相对供应不足。由于对乙烯的高需求以及由于天然气 的丰富度，已经开发了将甲烷转化为乙烯的方法。

目前，存在将甲烷转化为C₂₊烃的多种方法。通过用氧在高温下，例 如大于1000摄氏度(℃)下热解甲烷进行一种这种转化反应来产生乙烯 和水。虽然该方法产生乙烯，但是在氧存在下产生的乙烯容易燃烧产生二 氧化碳和水。开发了催化的热解方法，其中，使用催化剂以促进甲烷转化 反应。在该方法中，需要氧进料来再生所述催化剂并仍观察到较高的燃烧。

因此开发了一种方法使得在催化剂存在下的甲烷转化反应可在不添 加任何氧的情况下发生以减少燃烧可能性。在该方法中，在催化剂存在下 的烃生产发生在与氧接触区物理分开的接触区中，其中催化剂被再生。发 现尽管催化剂的活性非常高，但是在产物流股中仍观察到大量的燃烧产 物。相应地，该方法导致对C₂₊烃(即，包含两个或更多个碳原子的那些) 的低选择性小于70％。

因而期望由甲烷生产C₂₊烃的改善方法。

发明内容

本文公开了用于制造乙烷的方法。

在一个实施方式中，制造乙烷的方法，包括：将氯流股和甲烷流股引 入至包含金属氧化物催化剂的第一反应区；将金属氧化物转化为金属氯化 物并使甲烷反应以形成包含C₂H₄和CO₂的产物流股；将金属氯化物引入 至第二反应区；将氧引入至第二反应区以将金属氯化物转化为金属氧化物 和氯气；以及将金属氧化物引导返回至第一反应区。

在另一个实施方式中：制造的乙烷的方法，可包括：仅将氯流股和甲 烷流股引入至金属氧化物催化剂以形成乙烷和二氧化碳，其中，氯流股和 甲烷流股各自包含小于1vol％的氧，并且其中，金属氧化物转化为金属氯 化物；以及单独地用来自氧源的氧将金属氯化物转化返回至金属氧化物， 其中，产生氯气。

通过附图和以下具体实施方式举例说明上面描述的和其他特征。

附图说明

现在将参考附图，它们是示例性的实施方式，并且其中，相似的要素 标号相同。

图1是用于将甲烷转化为C₂₊烃的方法的示意图；以及

图2是用于将甲烷转化为C₂₊烃的单位置方法(singlelocationprocess) 的示意图。

具体实施方式

目前用于将甲烷转化为C₂₊烃的方法通常显示对C₂₊烃较低的转化率 和/或选择性。本发明人在本文中开发了用于将甲烷转化为C₂₊烃的方法， 其中，对C₂产物的选择性大于或等于70％，优选大于或等于75％。目前 的方法包括第一反应区，其中，甲烷转化反应在1)不添加氧(O₂)流股 的情况下和2)在金属氧化物催化剂和氯的存在下发生。不受理论的限制， 不存在氧流股有助于减少由于在反应区中添加氧发生的燃烧的量，且氯的 存在用于降低催化剂与烃的活性，其降低由于催化剂中的氧引起的燃烧。 优选地，与烃相比，氯具有更高的与金属氧化物催化剂的反应速率，并且 形成催化剂的氧化物-金属-氯化物相，然后其与甲烷反应以形成包含乙烯 的C₂₊烃。在第一反应区中发生的甲烷转化反应的实例是反应1。

MeO₂+Cl₂+2CH₄→C₂H₄+MeCl₂+2H₂O1