[发明专利]氯甲烷转化制低碳烯烃的方法

说明书

本发明涉及一种低碳烯烃的制备方法，具体公开了一种氯甲烷转化制低碳烯烃的方法，包括如下步骤：A、在反应器中装入催化剂体系，所述催化剂体系包括氯甲烷转化制低碳烯烃催化剂；B、向所述反应器中通入氯甲烷进行反应，反应完成后得到反应产物；C、所述反应产物经过冷凝除水干燥处理得到干燥后产物；D、通过精馏分离出所述干燥后产物中的产品和未反应的原料。本发明的优点是：解决了在保证方案具备经济性和可行性的前提下避免氯甲烷催化转化制低碳烯烃工艺中副产大量高浓度氯化氢气体腐蚀设备的问题。

技术领域

本发明涉及低碳烯烃的制备方法，尤其是一种以氯甲烷为原料生产低碳烯烃的方法。

背景技术

作为天然气的主要成分，甲烷分子非常稳定，将其直接转变为其他高附加值化学品(比如甲烷氧化偶联制乙烯、甲烷芳构化等)具有非常大的难度，因此，甲烷的利用一般都是采用间接法，即先将甲烷转化为合成气，再经过费托合成或甲醇等中间体生成汽油、柴油或低碳烯烃等高附加值化学品。然而，甲烷制合成气过程投资大、能耗高，在一定程度上削弱了天然气利用过程的经济性。

为了克服这一缺点，国内外研究者提出了天然气经氯甲烷制高附加值化学品的思路。1988年，Taylor等在专利USP4769504中公布了一个循环的两步过程，即先将甲烷转化为氯甲烷，氯甲烷再转化为汽油类产品。该过程副产的氯化氢经分离后可循环利用。1993年，Sun等(Journal of Catalysis,1993,Vol.143(1),pp.32-44)使用镁和磷修饰的ZSM-5分子筛催化氯甲烷反应，所得产物中乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃选择性之和最高可达80％。

2007年，张大治等在专利CN1966149A中公开了一种氯甲烷转化制低碳烯烃的催化剂，为含有0.1～40wt％金属的SAPO-34系列分子筛，金属元素为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ti、V、Cr、Mg、Ca、Sr或Ba。氯甲烷在这些催化剂上进行反应，所得产物中乙烯和丙烯的选择性之和最高可达82％。应该说，天然气经氯甲烷制低碳烯烃为提高天然气利用过程的经济性提供了一个很好的思路和途径。其涉及的反应式如下：

2CH₃Cl→C₂H₄+2HCl (1)

3CH₃Cl→C₃H₆+3HCl (2)

nCH₃Cl→C_nH_2n+nHCl (n＝4，5……) (3)

由上式可知，氯甲烷催化转化制低碳烯烃的工艺中副产物为氯化氢气体，需要对这些氯化氢气体进行处理。

然而，发明人在研究中发现，由于副产氯化氢气体量很大，而且浓度非常高，如果采用分离收集设备对这些气体进行分离回收，气体很容易对回收设备、管道和生产设备造成腐蚀(由于回收操作只能在反应完成后进行，高浓度气体在反应装置中长时间停留导致生产设备被腐蚀)。如能妥善解决副产大量高浓度氯化氢的腐蚀问题，将对天然气经氯甲烷制低碳烯烃工艺的工业化进程产生重要的推动作用。

发明内容

为了在保证方案的经济性和可行性的前提下解决氯甲烷催化转化制低碳烯烃工艺中副产大量高浓度氯化氢气体腐蚀设备的问题，本发明提供了一种氯甲烷转化制低碳烯烃的方法。

本发明所采用的技术方案是：氯甲烷转化制低碳烯烃的方法，包括如下步骤：

A、在反应器中装入催化剂体系，所述催化剂体系包括氯甲烷转化制低碳烯烃催化剂；

B、向所述反应器中通入氯甲烷进行反应，反应完成后得到反应产物；

C、所述反应产物经过冷凝除水干燥处理得到干燥后产物；

D、通过精馏分离出所述干燥后产物中的产品和未反应的原料。