[发明专利]一种防止氧化偶联工艺产生回火的方法

说明书

本发明属于石油化工领域，涉及一种防止氧化偶联工艺产生回火的方法。将富甲烷气体和富氧气体混合，得到混合气体，所述混合气体进入反应器进行氧化偶联反应反应，生成含乙烯的产品气；所述混合气体通过反应器床层的时间大于混合气体的诱导时间。本发明能够在异常工况时将系统的氧浓度降低到最高允许氧浓度之下，避免火灾、爆炸的发生。

技术领域

本发明属于石油化工领域，更具体地，涉及一种防止氧化偶联工艺产生回火的方法。

背景技术

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75％以上，在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一

随着国际原油价格的大幅波动和技术进步，为改变乙烯生产原料过分依赖于石油资源的状况，生产乙烯原料发生了变化，以甲醇为原料生产乙烯的技术得到发展，成为新型煤化工技术中工业应用广泛的技术。

甲烷氧化偶联制乙烯技术(OCM)是生产乙烯的重要技术，它以天然气为原料，只需一步反应过程即可制得乙烯，具有很高的理论价值和经济价值。经过30多年的研究，甲烷一步法制乙烯研究取得突破性进展，甲烷偶联制乙烯工业示范装置投产成功，正迈向工业化的前夕。这对破解乙烯行业原料来源瓶颈，降低生产成本，增强乙烯行业及下游产业的竞争力意义重大。

国内外的研究开发以美国Siluria技术公司最为典型，Siluria通过使用生物模板精确合成纳米线催化剂，开发出工业可行的甲烷直接制乙烯催化剂。该催化剂可在低于传统蒸汽裂解法操作温度200-300℃的情况下在5-10个大气压下，高效催化甲烷转化成乙烯。该技术使得催化剂寿命延长，操作温度大幅下降，但是对甲烷转化率和乙烯收率并没有实质性突破。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止氧化偶联工艺产生回火的方法。该方法可避免回火的产生，补充的惰性气体还能降低体系的氧浓度，减少火灾、爆炸的风险。

为了实现上述目的，本发明提供一种防止氧化偶联工艺产生回火的方法，将富甲烷气体和富氧气体混合，得到混合气体，所述混合气体进入反应器进行氧化偶联反应反应，生成含乙烯的产品气；所述混合气体通过反应器床层的时间大于混合气体的诱导时间。

本发明中，术语诱导时间是指：爆炸性混合物在达到一定温度后经历一定时间后发生爆炸，此延滞期称为诱导时间，也叫感应期，诱导期，爆炸延滞期。对于氧化偶联反应，所述混合气体的诱导时间为20ms～2s，优选为20～40ms。

本发明中，混合气体通过反应器床层的时间只要大于上述诱导时间即可，没有特别限定。

根据本发明，优选地，富甲烷气体的进料管线上设置有串联或并联的以下防止回火结构之一：阻火器、紧急切断阀、调节阀。

根据本发明，优选地，所述紧急切断阀中的传感器为压力传感器和/或温度传感器，所述传感器的扫描时间为20ms至200ms。

根据本发明，优选地，所述阻火器靠近反应器设置。

根据本发明，优选地，在富甲烷气体进料管线或富氧气体进料管线上注入惰性气体，使体系中的氧浓度降低至最高允许氧浓度之下。所述“最高允许氧浓度”随反应条件不同而变化，其计算方法为本领域技术人员公知。通常地，OCM工艺中所述最高允许氧浓度为3％～50％。

进一步地，所述惰性气体选自氮气、二氧化碳、水蒸气和氩气中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述惰性气体的注入点位于阻火器上游，或下游紧邻阻火器的位置。

根据本发明，优选地，所述含乙烯的产品气中包括氢气、碳二组分、碳三组分和未反应的甲烷。