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技术方案

本发明专利技术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，所述固定床套管中含有至少两层套管；在所述套管的至少一个管中，依次装填用于所述甲烷氧化偶联反应的第一催化剂和第二催化剂；以及在与其相邻的管中装填用于所述丙烷催化脱氢反应的第三催化剂；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，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，进行所述丙烷催化脱氢反应。本发明专利技术提供的方法能解决甲烷氧化偶联反应反应温度高，以及高温下撤热困难的难题。以及高温下撤热困难的难题。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及甲烷氧化偶联反应
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]理论上可行的生产乙烯的最有效方法是甲烷氧化偶联(OCM)，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，同时，甲烷氧化偶联是最直接的方法，也是原子经济的方法，是目前科学各界研究的重点。
[0004]但是，一方面甲烷氧化偶联反应反应温度在750-850℃甚至更高，通常的催化剂都是在高温下才能发生反应，反应温度高，不仅需要的能耗高，而且对反应器材质和操作工艺带来了困难；另一方面，由于甲烷氧化偶联反应是放热反应，在高温反应时反应热量的撤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烷催化脱氢反应与甲烷氧化偶联反应耦合的方法，其特征在于，该方法在固定床套管反应器中进行，所述固定床套管中含有至少两层套管；在所述套管的至少一个管中，按照反应物料的流动方向，依次装填用于所述甲烷氧化偶联反应的第一催化剂和第二催化剂，其中，所述第一催化剂的反应温度不高于550℃，所述第二催化剂的反应温度不低于720℃；以及在与其相邻的管中装填用于所述丙烷催化脱氢反应的第三催化剂，所述第三催化剂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，所述第三催化剂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；并且所述固定床套管反应器的材质能够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，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，进行所述丙烷催化脱氢反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一催化剂和所述第二催化剂的装填重量比为0.01-100：1；优选地，所述第一催化剂和所述第二催化剂的装填重量比为0.02-50：1；更优选地，所述第一催化剂和所述第二催化剂的装填重量比为0.1-10：1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一催化剂和所述第二催化剂的总装填重量和所述第三催化剂的装填重量比为0.1-10：1；优选地，所述第一催化剂和所述第二催化剂的总装填重量和所述第三催化剂的装填重量比为0.2-5：1；更优选地，所述第一催化剂和所述第二催化剂的总装填重量和所述第三催化剂的装填重量比为0.3-3：1。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在所述铂锡/分子筛催化剂中，所述分子筛选自SBA-15、ZSM-5、KIT-6、silicate-1、silicate-2中的至少一种。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在所述甲烷氧化偶联反应中，甲烷的体积空速为100-1500h-1
；优选地，在所述丙烷催化脱氢反应中，丙烷的体积空速为500-1500h-1
。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在所述甲烷氧化偶联反应中，甲烷和氧气的用量摩尔比为1-10：1，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：武洁花，邵芸，张明森，刘东兵，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：