[发明专利]一种丙烷催化脱氢反应与甲烷氧化偶联反应耦合的方法及系统

说明书

本发明涉及甲烷氧化偶联反应技术领域，公开了一种丙烷催化脱氢反应与甲烷氧化偶联反应耦合的方法及系统，该方法在固定床套管反应器中进行，所述固定床套管反应器中含有至少两层套管，在所述套管的至少一个管内进行所述甲烷氧化偶联反应，以及在相邻的至少另一管内进行所述丙烷催化脱氢反应；该方法包括：将含有甲烷和氧气的反应物料I引入至进行所述甲烷氧化偶联反应的管中以进行所述甲烷氧化偶联反应；将含有丙烷的反应物料II引入至进行所述丙烷催化脱氢反应的管中以进行所述丙烷催化脱氢反应。本发明提供的方法能够有效地撤除甲烷氧化偶联反应高温时放出的热量，克服高温时易飞温的缺陷。

技术领域

本发明涉及甲烷氧化偶联反应技术领域，具体地，涉及一种丙烷催化脱氢反应与甲烷氧化偶联反应耦合的方法及系统。

背景技术

丙烯是最早被采用的石油化工原料，也是生产石油化工产品的重要烯烃之一，是除乙烯以外最重要的烯烃。丙烯在常压下是一种无色气体，比空气略重，有轻微芳香味。与其它烯烃相比，在同样温度时丙烯的传递性质比乙烯要低，而比丁烯要高。液态时，在相同温度和各自沸点温度下，丙烯比丁烯等更重烯烃具有更高的粘度、表面张力和密度。

同时，乙烯是石油化学工业的重要基石，主要用于生产聚乙烯、环氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯等化工产品。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。

理论上可行的最有效的生产乙烯的方法是甲烷氧化偶联，甲烷是天然气中最丰富的组分，同时与其他原料相比，还具有价格便宜优势。因此，甲烷氧化偶联制乙烯(OCM)成为各国研究的重点，

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，但是，通常的催化剂都是在高温下才能发生反应，反应温度在750-850℃甚至更高，而在高温时，热量的撤除成为一个技术难题，由此导致在高温时极易出现飞温的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种丙烷催化脱氢反应和甲烷氧化偶联反应耦合的方法，该方法能够有效地撤除甲烷氧化偶联反应高温时放出的热量，克服高温时易飞温的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种丙烷催化脱氢反应与甲烷氧化偶联反应耦合的方法，该方法在固定床套管反应器中进行，所述固定床套管反应器中含有至少两层套管，在所述套管的至少一个管内进行所述甲烷氧化偶联反应，以及在相邻的至少另一管内进行所述丙烷催化脱氢反应；在进行所述甲烷氧化偶联反应的管中，装填用于所述甲烷氧化偶联反应的催化剂I，所述催化剂I的反应温度不低于700℃；在进行所述丙烷催化脱氢反应的管中，装填用于所述丙烷催化脱氢反应的催化剂II，所述催化剂II选自改性或未改性的氧化铬/氧化铝催化剂、改性或未改性的铂锡/氧化铝催化剂、铂锡/分子筛催化剂中的至少一种，所述催化剂II中任选存在的改性元素各自独立地选自Sn、Ge、Zn、Ga、Mg、K、Ca、Na、La、Ce中的至少一种；以及所述固定床套管反应器的材质使得进行所述甲烷氧化偶联反应的管和进行所述丙烷催化脱氢反应的管之间能够进行热量传递；

该方法包括：将含有甲烷和氧气的反应物料I引入至进行所述甲烷氧化偶联反应的管中以进行所述甲烷氧化偶联反应；将含有丙烷的反应物料II引入至进行所述丙烷催化脱氢反应的管中以进行所述丙烷催化脱氢反应。