[发明专利]用于甲烷氧化偶联反应的催化剂装填方法和甲烷氧化偶联制乙烯的方法

说明书

本发明涉及甲烷氧化偶联反应技术领域，公开了用于甲烷氧化偶联反应的催化剂装填方法和甲烷氧化偶联制乙烯的方法，包括：按照反应物料的流动方向，在甲烷氧化偶联反应的反应区中依次装填催化剂I和催化剂II；其中，所述催化剂I的起活温度不高于600℃，所述催化剂II的起活温度不低于700℃。本发明的方法能够在较低的反应起始温度下起活反应，进而能够利用反应自身的放热特点实现低能耗地在高温下持续进行甲烷氧化偶联反应，从而能够降低能耗，有效节约了能量，有利用工业化推广。

技术领域

本发明涉及甲烷氧化偶联反应技术领域，具体地，涉及用于甲烷氧化偶联反应的催化剂装填方法和甲烷氧化偶联制乙烯的方法。

背景技术

乙烯作为最重要的基础有机化工原料，长期以来，它的生产一直依赖于石油裂解路线，由此产生的环境污染等问题日趋严重。近年来，原油价格持续攀升，引发乙烯裂解原料价格的上涨，同时乙烯裂解原料的供不应求现象也十分突出，面对这一现状，世界各国都在调节能源利用结构，并不断寻找新的乙烯生产路线。

理论上可行的生产乙烯的最有效方法是甲烷氧化偶联，甲烷是天然气中最丰富的组分，与其他原料相比，具有价格便宜优势。

目前，从天然气出发制取乙烯的方法有直接法和间接法。直接法有氧化偶联、氯化偶联、直接脱氢法；间接法是先将天然气转化为合成气，再由合成气制烯烃，包括改良F-T法、甲醇裂解制烯烃等方法。

从天然气出发，若采用部分氧化制合成气/合成气制甲醇/甲醇制烯烃三步法(POM/GTM/MTO)制取乙烯，不但反应过程步骤繁多，而且要先把氧原子插入再取出，是非原子经济反应，从技术、资源利用、环境保护等方面考虑，多步法都不是经济合理的选择。而天然气即甲烷氧化偶联制乙烯(OCM)是最直接的方法，因此几十年来，OCM一直是世界各国科学家研究的重点。

甲烷氧化偶联是放热反应，反应温度在750-850℃甚至更高，通常的催化剂都是在高温下才能发生反应。

例如，在OCM催化剂体系研究中，以二氧化硅为载体，钨酸钠和锰为活性组分的负载型催化剂是性能最好的体系之一(Li,S.(2003).Reaction Chemistry of W-Mn/SiO2Catalyst for the Oxidative Coupling of Methane.Journal of Natural GasChemistry(01):1-9.)。

发明内容

本发明的目的是在保持较高的甲烷转化率的前提下克服现有技术的甲烷氧化偶联反应存在的能耗高且碳二及以上烃的选择性低的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于甲烷氧化偶联反应的催化剂装填方法，该方法包括：按照反应物料的流动方向，在甲烷氧化偶联反应的反应区中依次装填催化剂I和催化剂II；其中，所述催化剂I的起活温度不高于600℃，所述催化剂II的起活温度不低于700℃。

本发明的第二方面提供一种甲烷氧化偶联制乙烯的方法，该方法包括：将甲烷和氧气引入至含有催化剂I和催化剂II的反应区中进行甲烷氧化偶联反应，其中，所述反应区中的催化剂采用前述第一方面中所述的方法进行装填。

本发明的发明人基于现有技术的甲烷氧化偶联反应需要的反应温度高，要达到反应温度需要大量的热量，从而带来更高的操作成本的现状，提供了一种新的用于甲烷氧化偶联反应的催化剂装填方法。

本发明的方法能够在较低的反应起始温度下起活反应，进而能够利用反应自身的放热特点实现低能耗地在高温下持续进行甲烷氧化偶联反应，从而能够降低能耗，有效节约了能量，有利用工业化推广，并且本发明的方法能够保持甲烷较高的转化率，同时获得碳二及以上烃的选择性高的有益效果。

本发明提供的方法还具有提高反应效率的优势。

具体实施方式