[其他]用以氧化转化有机化合物的物质组合物及转化方法

说明书

本发明公开了一种固体组合物，此组合物主要由钠，钾，ⅠＡ族金属或ⅠＡ族金属和ⅡＡ族金属，钛，氧和，随意地，卤素和锡当中的至少一种所组成。其中，钠，钾，ⅠＡ族金属或ⅡＡ族金属中至少一种的量要超过该金属、钛和氧的电中性化合物中所存在的该金属的任何量。上述组合物对于把有机化合物原料氧化转化（尤其在含游离氧的气体存在下）为有机化合物产品是特别有用的。还公开了这种转化的方法。在最佳实施方案中，公开了把甲烷，例如天然气，氧化转化为较高级的烃类，尤其是乙烯和乙烷的方法。该方法把甲烷和含游离氧的气体与ⅠＡ族金属，ⅡＡ族金属，或ⅠＡ族金属和ⅡＡ族金属，钛，氧和，随意地，卤素和／或锡相接触。

本发明涉及到一种改进的物质组合物。更具体地说，本发明涉及到一种用于将有机化合物原料氧化转化为有机化合物产品，特别是在含游离氧气体的存在下进行氧化转化的固体接触物质，以及这种转化的方法，特别是把甲烷转化为较高级烃类的方法。

为了把一些有机化合物和原料，特别是从石油资源中所得到的有机化合物和原料，转化为在有机化学工业和石油化学工业中具有较高使用价值的有机化合物和原料，有许多转化方法正在使用，并已提出了许多建议。

这种转化的一条有希望的途径是把有机化合物氧化转化为其它有机化合物。然而，在许多情况下，这些氧化方法在工业上并不可行，这主要是由于它们能耗大，原料的转化率低，对所需要的化合物的选择性低，并且这些方法不适于连续操作。这些方法中的大多数是把原料与一种固体接触材料进行接触。然而，对于这些方法的特性，特别是接触材料的功能及完成该功能的方式，在该技术领域中的工作者之间持有不同看法。例如，本技术领域的工作者们有时认为接触物料的功能包括纯粹的物理现象，如发生在固体材料表面上或内部的原子氧或分子氧的吸附-脱附过程;利用具有氧化-还原作用的多价金属的氧化-还原过程;在固体材料上的吸附-脱附过程;自由基历程等。因此，对于所利用的固体材料可以有“接触材料”，“促进剂”，“活化剂”和“催化剂”几种不同叫法。所以，为了避免功能上的区别，在本申请中将采用术语“固体接触材料”或“固体接触材料类”。

由于先有技术中的许多工艺所基于的理论是接触材料起氧的吸附-脱附作用和氧化-还原作用等，这些工艺是采取在接触物料上通过氧化性气体，然后使原料与含有氧的接触材料接触，然后在接触材料上再次通过含游离氧气体使其重新活化或再生，如此循环操作。由于放热反应和吸热反应分别发生，这些工艺常常需要不希望的高温，能量消耗大，又由于必须迅速循环，而使设备费用高，而且接触材料的使用寿命比较短。

综上所述可以明显看出，用于氧化转化有机化合物的接触材料的适用性是无法预料的。因此，强烈需要开发用于此目的的新型的和改进型的接触材料，并改进使用该接触材料的工艺过程，尤其是降低所需温度，降低能耗，使其能够以连续方式进行操作，延长接触材料的使用寿命，改进原料的转化率并改进对所需要的产品的选择性。

在用于有机化学工业和石油化学工业中的各种原料中，烯烃，例如乙烯和丙烯，是特别重要的，并已成为主要原料。其中乙烯是更为重要的化学原料，因为对乙烯原料的需要量约是丙烯原料的二倍。因此，需要研究用于将较便宜的原料转化为乙烯的过程中的材料及转化工艺。现在，几乎只是用乙烷和丙烷，石脑油，以及在某些情况下用粗柴油的脱氢或热解来生产乙烯。现在，大约75%的乙烯是通过对从天然气中得到的乙烷和丙烷进行蒸汽裂化来生产的，因为天然气体除含有甲烷外，还含有大约5%（体积）-大约60%（体积）烃类，主要是乙烷。然而，蒸汽裂化需要相当苛刻的条件，尤其是温度要超过约1000℃，且如所指出的那样，这些工艺能耗高。为了降低这些条件的苛刻程度，尤其是温度，已经提出了许多催化热解反应的建议。虽然这些工艺当中有一些事实上的确可降低条件的苛刻程度，但原料的转化率和对乙烯的选择性仍然是相当低的。在本技术领域中特别有意义的是甲烷氧化转化为较高级烃类，特别是乙烯和乙烷，尤其是乙烯。但到现在为止，这些工艺会导致甲烷的转化率低和对乙烯或乙烷的选择性差。