烃类的部分催化氧化方法技术

烃原料部分催化氧化的方法，该方法包括在绝热条件下，使含有烃原料气、含氧气体和不是必需的蒸汽的进料气，在氧对碳的摩尔比为０．４５－０．７５条件下，在高压下，在反应区域内与催化剂接触。该催化剂包括了担持在载体上的从周期表第Ⅷ族中选出来的金属，并且以高沟路弯曲固定排列并保有于反应区中。催化剂的固定排列优选的是颗粒形式陶瓷泡沫形的固定床。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于烃类的部分催化氧化方法，特别是关于由甲烷、天燃气、伴生气或其他的轻质烃源来制备一氧化碳和氢混合物的方法。在催化剂存在下，烃类例如甲烷或天燃气的部分氧化，对于制备在公知技术中用作合成气的一氧化碳和氢气的混合物是具有吸引力的一种方法。如此制得的合成气可以转化成有价值的产品。例如，通过费-托（Fisher-Tropsh）合成法制备烃燃料油的中间馏分、以及烃腊，润滑基油或甲醇。在高压，如约30巴，和很高的空速例如约100，000Nl/l/h的数量级下，适当的部分催化氧化方法将可以得到高产率的一氧化碳和氢，从热力原观点来看，为了得到高产率的一氧化碳和氢，必须在高的温度下操作部分氧化的过程。然而，业已发现这对于避免产生极大的高峰温度，典形的是超过1200℃（这种峰值温度对工业反应器是不需要的）是非常困难的。因此，需要一种避免产生高峰温度的，在高产率条件下高选择性地生产一氧化碳和氢的部分氧化方法。-->对于部分催化氧化已经提出了多种的方法和操作方案。从而，Lapszewicz.J.A等人在（Symposium    on    Natural    Gas    upgrading    Ⅱ    presented    before    The    Division    of    Petroleum    Chemistry，Inc.American    Chemical    Society，San    Fracisco    Meeting，5th    to    10th    Aprill.1992）中，公开了试验室规模试验的细节，即在等温方式下操作一个填充了未知组分的催化剂的单通路反应器，使用空气对甲烷进行部分催化氧化。该报告中指出一氧化碳的产率已超过了在热力学平衡条件下的产率。然而，在等温条件下，操作工业规模的反应器，存在着复杂的操作问题，并且最好避免这些问题。Blanks，R.F等人1990年在“化原工程科学”第45卷No.8，2407-2413页中，公开了用空气部分催化氧化天然气制备合成气的方法。为了保持很高的操作温度，在该方法中使用了双通路绝热反应器，并以循环的方法使气流周期地返回。然而，这种循环方式的结果会使反应器处于不稳定的状态。如果将其用于工业规模的操作上，这种方法将会出现操作上的问题。欧洲专利申请公开号0，303，438（EP-A-0，303，438）公开了一种部分催化氧化烃原料的方法，该方法是把含有烃原料、氧气或含氧气体和不是必需的蒸汽的气体混合物引入到部分催化氧化区中与其中存在的催化剂接触，其中催化剂的表面积对体积的比至少为5cm2/cm3。该部分催化氧化区通过多层浇注的绝热材料进行绝热以防止热损失。在该过程中所使用的催化剂可包括宽范围的催化活性-->组分，例如，钯、铂、铑、铱、俄、钌、镍、铬、钴、铈、镧、和它们的混合物。进而，在EP-A-0303438中描述了一般认为没有催化活性的材料也可以作为催化剂使用，例如，难熔氧化物，如，堇青石、铝红柱石、钻红柱石钛酸铝、二氧化锆尖晶石和氧化铝。催化剂可以是各种形状，例如可以是被堆积形成通过其中的细长管路的波纹金属片或者作成颗粒形。然而，在EP-A-0303438中，给出了优选的是使用单片形的。在EP-A-0303438的实施例中所涉及的部分催化氧化反应器，使用了一系列留有9个空间的催化剂盘，每个盘含有厚度为10英寸（0.25米）的蜂窝状单片。使用含有天燃气（＞95%甲烷）和蒸汽的进料，该蒸汽具有各种对碳的比例，气体空速为97，000hr-1和温度为870℃、950℃和1040℃下操作反应器，为了保证反应器在催化剂间有足够低的压力降以达到该方法中的非常高的空速，采用蜂窝状的单片结构是非常需要的。然而，这种反应器的制备和操作均是昂贵的，所以不适于工业规模的使用。一种引起注目的方式是使进料气体与在反应器内停留在固定床上的颗粒状催化剂进行接触。这种方式已经公知地应用在广泛的工艺中。然而，到目前为止，对于烃的稳定态的部分催化氧化方面，还没有把这种反应器应用在工业规模中，其原因是由于在固定床中所需的催化剂的体积导致了通过床的高的压力降，这样就防碍了为达到操作目的而要求的很高的气体空速。-->令人吃惊的是，即在以现了使用具有高沟路弯曲度的催化剂床，如颗粒状催化剂的固定床、纱网的陶瓷泡沫或无定形叠层床，在如果特定的工艺参数被满足的所需的很高的空速下实施烃类原料的部分催化氧化。进而，发现了其优点，即在不产生高峰值温度下，在上述设定的工艺参数条件下进行操作，可使得一氧化碳和氢都以很高的产率制备出来。因此，本专利技术提供了一种烃类原料部分催化氧化的方法，该方法包括，在绝热条件下，使含有烃原料气、含氧气体和不是必需的蒸汽的进料气，在氧对碳的摩尔比为0.45-0.75条件下，在高压下，在反应区域内与催化剂接触，该催化剂包括了担持在载体上的从周期表第Ⅷ族中选出来的金属，并且以高沟弯曲度固定排列于反应区中。本专利技术的方法也可以用来从任何气体或者具有低沸点的烃原料制备一氧化碳和氢的混合物。该方法特别适应于甲烷、天燃气、伴生气或其它轻质烃源的部分氧化。烃原料与含氧气进行反应。空气是适用的含氧气体，优选的是使用纯氧作为含氧气体。在这种方法中，当使用空气做为含氧气体时，可避免使用大量的惰性气体，例如，氮气，该进料气可含有蒸汽但不是必需的。在进料气含有的烃原料和含氧气体中，氧对碳的量的比例范围为0.45-0.75。关于氧对碳的比例是以分子氧（O2）对存在于烃原料-->中的碳原子的比例为基准的，优选的氧对碳的比例范围为0.45-0.65，其中氧对碳的比例接近化学计量比0.5时是最为优选的。如果蒸汽存在于进料气中，蒸汽对碳比例优选的是0.0-3.0，最优选的是0.3-2.0。在绝热条件下，进料气与催化剂接触。为了达到这种特殊的目的，在反应条件中提到了术语“绝热”，其意味着防止从催化剂床的所有的热损失和辐射，除了反应器的气流蒸汽带走的热量。业已发现。为了防止在催化剂反应床中产生过度的高峰温度，在绝热条件下操作反应器是非常必要的。最意外地发现了，如果热量，特别是借助于反应器的壁幅射或对流形式的热量，离开催化剂床时，会引起催化剂床的操作温度升高并且在该过程中氢和一氧化碳的选择性下降。相反地，发现了如果绝热操作反应器，如上文所述，则催化剂床的操作温度下降，并且在反应中对一氧化碳和氢的选择性增加。在催化剂的存在下，烃原料的部分氧化可有效地进行，该催化剂包括了周期表中第Ⅷ族的金属元素做为催化活性组分。用于本方法中的优选催化剂包括从钌、铑、钯、俄、铱和铂中选择出来的一种或多种金属，特别优选的催化剂是含从铱、铂、铑、和钌中选择出来的一种或多种金属。用于本专利技术方法中最合适的催化剂是含铑催化剂。该催化剂是将其化活性组分担持在载体上并以具有高沟路弯曲-->度的排列保持在反应器的反应区。以往技术的象蜂窝状单片的催化剂结构具有很低的沟路弯曲度，而不适于用在本专利技术的方法中。用在本专利技术说明书中的术语“高沟路弯曲度”是指物质或其排列具有大于上述单片结构的沟路弯曲度而言，因此该术语由此被确定。具有高沟路弯曲度结构或排列的例子是颗粒状催化剂、金属网和陶瓷泡沫的固定床。挤压出本文档来自技高网...

【技术保护点】
烃原料催化氧化的方法，其中该方法包括在绝热条件下，使含有烃原料气、含氧气体和不是必需的蒸汽的进料气，在氧对碳的摩尔比为０．４５－０．７５的条件下，在高压下，在反应区域内与与催化剂接触，该催化剂包括了担持在载体上的从周期表第Ⅷ族中选出来的金属，并且以高沟路弯曲固定，排列并保有于反应区中。

【技术特征摘要】
EP 1992-6-24 92201879.11、烃原料催化氧化的方法，其中该方法包括在绝热条件下，使含有烃原料气、含氧气体和不是必需的蒸汽的进料气，在氧对碳的摩尔比为0.45-0.75的条件下，在高压下，在反应区域内与与催化剂接触，该催化剂包括了担持在载体上的从周期表第Ⅷ族中选出来的金属，并且以高沟路弯曲固定，排列并保有于反应区中。2、根据权利要求1的方法，其特征在于烃原料包括甲烷、天燃气、伴生气或轻质烃源。3、根据权利要求1或2之一的方法，其特征是含氧的气体基本上是纯氧。4、根据上述任何之一的权利要求的权利要求，其特征是在进料气含有的烃原料和含氧气体中，其中氧对碳的含量的比例范围为0.45-0.65，优选的是约为0.5。5、根据上述任何之一的权利要求，其特征是其中进料气中含有蒸汽，蒸汽对碳比例优选的是0.0-3.0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：KA冯肯曼，LLG雅格布斯，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]