[发明专利]甲烷氧化偶联制乙烯的方法

说明书

本发明涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯的方法，主要解决现有技术中较少涉及到的甲烷氧化偶联方法生产乙烯的问题。本发明通过采用一种甲烷氧化偶联制乙烯的方法，通过采用多段固定床绝热薄床层反应器，段间设置急冷器以及温度控制系统，将反应器床层及其出口温度控制在一定范围，中间反应气经各段固定床对应的急冷换热器换热后快速冷却至700～800℃，整个反应过程总甲烷转化率保证在24％以上，C2选择性在73％以上；通过多股进料、膨胀机、精馏塔和冷箱及冷冻机之间高度热集成技术等诸多节能手段降低能耗的技术方案较好地解决了上述问题，可用于甲烷氧化偶联制乙烯中。

技术领域

本发明涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯的方法。

背景技术

目前全球乙烯生产所用原料70％为石脑油，25％为天然气，5％为煤炭。由于石脑油原料受制于石油供应限制，煤炭利用过程环保问题比较突出，而天然气资源尤其是页岩气、天然气水合物等非常规天然气资源不仅来源丰富，而且清洁环保，从长远看天然气制乙烯具有良好市场前景。随着未来全球非常规天然气资源的大规模发现与开采，以储量相对丰富和价格低廉的天然气替代石油生产乙烯及其下游产品显得越来越重要，值得引起业内的重视。

相比天然气间接转化法，甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯(天然气直接转化法)只需一步反应即可将甲烷转化成乙烯，具有很高的理论价值和经济价值，非常具有吸引力。从1982年起，国内外先后进行OCM催化剂试制和反应工艺研究，已研究过催化剂达2000种以上。近年来，国内外研发机构不断对催化剂进行改进，并优化反应器和反应条件，以实现以高选择性获得低碳烯烃的目的。国外甲烷氧化偶联(OCM)技术的研究开发以美国锡卢里亚技术公司最为典型。通过使用生物模板精确合成纳米线催化剂，锡卢里亚技术公司专有的甲烷氧化偶联(OCM)技术可将甲烷在较低温度下高性能地催化转化成为乙烯。我国从80年代以来，许多研究单位对OCM技术的催化剂及反应技术进行了开发研究，其中中科院兰州化学物理研究所研制的Na₂WO₃-Mn/SiO₂催化剂转化率及C2选择性高，稳定性好，具有良好的应用前景。

甲烷氧化偶联反应的产物是一个以甲烷、乙烯等轻烃为主的多种气体混合物，需要经过分离过程，以脱除其它组分，得到乙烯产品和甲烷、乙烷等反应循环物料。

CN102093157A公开了一种甲烷直接转化制乙烯及合成气的联合工艺过程，提供由含甲烷原料直接转化为乙烯，同时生产合成气的联合工艺方法。该发明克服了过去由甲烷直接制乙烯的以单一产物为目标的局限，在甲烷高产率转化为乙烯外，还考虑了甲烷的进一步利用，即高产率转化为合成气。该方法需要专用的乙烯吸附剂，采用变压吸附法分离乙烯产品。

US2015/0368167A1公开了产生和分离乙烷和乙烯的工艺过程，甲烷氧化偶联(OCM)反应气中含有乙烷和乙烯，通过分离单元的两个精馏塔，得到富含C₂、富含甲烷和富含N₂三股物流。该方法流程复杂，尤其是第二分离塔的塔顶温度达到-210℃，需要提供极低温位的冷剂、设备制造成本高、实现工业化存在较大困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中较少涉及到的甲烷氧化偶联方法生产乙烯的问题，提供一种新的甲烷氧化偶联制乙烯的方法。该方法具有乙烯回收率较高、能耗较低的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种甲烷氧化偶联制乙烯的方法，包括如下步骤：