[发明专利]一种用甲烷直接制备芳烃的系统与方法

摘要

一种用甲烷直接制备芳烃的系统与方法，系统包括甲烷芳构化子系统、甲烷化反应子系统以及分离子系统，将甲烷芳构化子系统出口的氢气、甲烷及芳烃高温混合气经过降温，在甲烷化反应子系统中直接与CO2反应得到甲烷、CO2、水与芳烃的混合物质，将该混合物质通过气液分离得到芳烃，甲烷可循环使用，本发明有效解决了独立芳构化过程中的气体与芳烃分离能耗高、成本高的问题，又有效利用了芳构化系统出口气体所含热能，具有甲烷耗量低，流程短，投资少，能够大量利用CO2，大幅度降低芳烃成本的优点。

主权项

一种用甲烷直接制备芳烃的方法，其特征在于，所使用的装置包括：甲烷芳构化子系统(1)，其系统入口接甲烷，出口得到甲烷、氢气及芳烃的混合气；甲烷化反应子系统(2)，其入口接甲烷芳构化子系统(1)的出口以及CO2，其出口得到甲烷、芳烃、水以及残余氢气；分离子系统(3)，其入口接甲烷化反应子系统(2)的出口，将甲烷、芳烃、水以及残余氢气分离，其中分离所得甲烷和残余氢气回送至甲烷芳构化子系统(1)循环使用；所述甲烷化反应子系统(2)采用多段变温固定床反应器或多段变温流化床反应器，反应器的温度用饱和冷却水或低温蒸汽控制，得到的高温蒸汽用于甲烷芳构化反应系统(1)的原料气预热；所述甲烷化反应子系统(2)中使用金属负载型催化剂，其中金属为Ni、Cu、Fe、Pt、Pd、Co、Re、Mo、W、Cr、Mn以及Rh中的一种或由多种形成的合金，载体为Al2O3、SiO2以及ZrO2中的一种或由多种形成的混合物，使用碱金属和稀土元素作为助剂，所述催化剂中金属的质量分数为0.1‑10％，碱金属的质量分数为0.01‑2％，稀土元素的质量分数为0.01‑2％，其余为催化剂载体，所述碱金属为K或Na，所述稀土元素为La或Ce；将甲烷在甲烷芳构化子系统(1)中进行芳构化得到甲烷、氢气及芳烃的高温混合气，将该高温混合气冷却至300‑350℃，与CO2一起送入甲烷化反应子系统(2)在其中反应得到甲烷、芳烃、水以及残余氢气的混合物质，再将该混合物质送入分离子系统(3)进行分离，分离得到的甲烷与残余氢气回送至甲烷芳构化子系统(1)循环使用，芳烃与水作为最终产品，所述混合物质中，残余氢气与甲烷的体积分数比小于1％，CO2与甲烷的体积分数比小于0.05％。