【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于进行甲烷氧化偶联反应以产生c2+化合物的方法和系统。更特别地，本公开涉及用于使用低温气体混合物进料进行甲烷氧化偶联反应以产生c2+化合物的方法和系统。
技术介绍
1、已知甲烷和氧气可用于经由甲烷氧化偶联(ocm)反应产生c2+化合物(例如，乙烯、乙烷)。尽管过去几十年来，ocm技术得到了广泛的研究和开发，但可行的ocm工艺尚未实现商业化。
2、实现商业上可行的ocm工艺需要克服的主要障碍之一是进行ocm反应所需的高点火和反应温度。进行ocm反应的常规方法通常利用高温炉将反应物进料预热至点火或“点燃”ocm催化剂以引发ocm反应所需的温度。高温炉的运行可能相当昂贵，并且由于高温炉燃烧燃料(例如，天然气)以生成所需的热量，因此还产生排放源。
3、此外，在点燃ocm催化剂并进行ocm反应所需的高温下混合反应物进料(即，含甲烷进料和含氧进料)可能产生潜在的工艺安全性和操作问题。例如，在高温下混合反应物进料可能导致混合的反应物气体进料在到达ocm催化剂床之前点火。这种过早点火可能对反应器以及ocm催化剂床造成损坏。对催化剂的损坏可能妨碍催化剂点燃和引发ocm反应的能力。此外，由于将甲烷转化为二氧化碳和一氧化碳而不是所需的c2+产物，混合的反应物气体进料的过早点火可能降低ocm反应的选择性。此外，各种工艺扰乱(例如，流量扰乱、温度偏差)可能导致混合的反应物气体进料的过早点火。因此，在点燃ocm催化剂并进行ocm反应所需的高温下混合反应物进料可能导致工艺安全性问题。
技术实现思
1、本文公开了用于使用低温气体混合物进料进行甲烷氧化偶联反应以产生c2+化合物的方法和系统。通过在低温(即，300℃或更低)下提供气体混合物进料，通过避免与在升高的温度(例如，450℃或更高)下混合甲烷和氧气反应物进料相关联的上述问题，提高了工艺安全性。此外，使用低温气体混合物进料进行甲烷氧化偶联反应排除了高温进料加热器炉的需要，并且消除了该工艺中与炉相关联的空气排放。此外，如果氢气、一氧化碳或两者比甲烷优先燃烧，则本公开的方法和系统可以提高ocm反应的c2+选择性。
2、本公开提供了一种进行甲烷氧化偶联(ocm)反应以产生c2+化合物的方法，该方法包括：(a)将包含甲烷(ch4)、氧气(o2)、氢气(h2)和一氧化碳(co)且具有小于或等于300℃的温度的气体混合物进料引入到ocm反应器的入口，其中ocm反应器包含燃烧催化剂和ocm催化剂；(b)使燃烧催化剂与气体混合物进料接触以燃烧气体混合物进料的至少一部分并生成具有至少450℃的温度的经加热气体混合物；以及(c)使ocm催化剂与经加热气体混合物接触以引发ocm反应并产生ocm流出物，该ocm流出物包含：(i)c2+化合物，其包含乙烯和乙烷，以及(ii)非c2+杂质，其包含co、ch4、h2和二氧化碳(co2)中的一者或多者。
3、根据段落[0007]所述的方法，其中燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，该金属、金属氧化物或混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
4、根据段落[0007]或段落[0008]所述的方法，其中气体混合物进料在ocm反应器的入口处具有15℃至250℃的温度。
5、根据段落[0007]至[0009]中任一项所述的方法，其中经加热气体混合物具有500℃至700℃的温度。
6、段落[0007]至[0010]中任一项所述的方法，其中ocm反应器进一步包括至少一个点火源，其中该至少一个点火源促进气体混合物进料的组分的点火。
7、根据段落[0011]所述的方法，其中至少一个点火源与燃烧催化剂接触并且包括电动筒式加热器或蒸汽加热管中的至少一者。
8、根据段落[0011]所述的方法，其中至少一个点火源定位在燃烧催化剂和ocm催化剂两者的上游并且包括注射600℃至1,000℃的温度下的过热蒸汽。
9、根据段落[0007]至[0013]中任一项所述的方法，其进一步包括从ocm流出物中去除co2。
10、根据段落[0007]至[0014]中任一项所述的方法，其中ocm反应在450℃至950℃的温度下进行。
11、段落[0007]至[0015]中任一项所述的方法，其中ocm反应对c2+化合物具有至少35％的选择性。
12、根据段落[0007]至[0016]中任一项所述的方法，其进一步包括将ocm流出物分离成至少(i)包含co、h2和ch4的第一流和(ii)包含c2+化合物(包含c2h4和c2h6)的第二流。
13、根据段落[0017]所述的方法，其进一步包括将第一流的至少一部分引导至ocm反应器作为气体混合物进料的一部分。
14、根据段落[0017]或段落[0018]所述的方法，其进一步包括分离第二流以产生包含c2h4的第三流和包含c2h6的第四流。
15、根据段落[0019]所述的方法，其进一步包括将第四流引导至燃烧催化剂和ocm催化剂两者下游的床后裂化单元。
16、根据段落[0007]至[0020]中任一项所述的方法，其中燃烧催化剂相对于ch4优先燃烧h2、co或两者。
17、本公开提供了一种进行甲烷氧化偶联(ocm)反应以产生c2+化合物的方法，该方法包括：(a)将具有0℃至50℃的温度的包含氧气(o2)的氧化剂流与具有小于或等于300℃的温度的包含甲烷(ch4)、一氧化碳(co)和氢气(h2)的烃流混合，以形成具有小于或等于300℃的温度的气体混合物进料；(b)将气体混合物进料引入到ocm反应器的入口，其中ocm反应器包含燃烧催化剂和ocm催化剂；(c)使燃烧催化剂与气体混合物进料接触以燃烧气体混合物进料的至少一部分并生成具有至少450℃的温度的经加热气体混合物；以及(d)使ocm催化剂与经加热气体混合物接触以引发ocm反应并产生ocm流出物，该ocm流出物包含：(i)c2+化合物，其包含乙烯和乙烷，以及(ii)非c2+杂质，其包含co、ch4、h2和二氧化碳(co2)中的一者或多者。
18、根据段落[0022]所述的方法，其中氧化剂流进一步包含蒸汽。
19、根据段落[0022]或段落[0023]所述的方法，其中燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，该金属、金属氧化物或混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
20、根据段落[0022]至[0024]中任一项的方法，其中气体混合物进料在ocm反应器的入口处具有15℃至250℃的温度。
21、根据段落[0022]至[0025]中任一项所述的方法，其中经加热气体混合物具有500℃至700℃的温度。
22、段落[0022]至[0026]中任一项所述的方法，其中ocm反应器进一步包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种进行甲烷氧化偶联(OCM)反应以产生C2+化合物的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，其中所述金属、所述金属氧化物或所述混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物进料在所述OCM反应器的所述入口处具有15℃至250℃的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述OCM反应器进一步包括至少一个点火源，其中所述至少一个点火源促进所述气体混合物进料的组分的点火。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个点火源与所述燃烧催化剂接触并且包括电动筒式加热器或蒸汽加热管中的至少一者。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个点火源定位在所述燃烧催化剂和所述OCM催化剂两者的上游并且包括注射600℃至1,000℃的温度下的过热蒸汽。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述OCM反应对C2+化合物具有至少35％
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述燃烧催化剂相对于CH4优先燃烧H2、CO或两者。
9.一种进行甲烷氧化偶联(OCM)反应以产生C2+化合物的方法，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氧化剂流进一步包含蒸汽。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，其中所述金属、所述金属氧化物或所述混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述气体混合物进料在所述OCM反应器的所述入口处具有15℃至250℃的温度。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述OCM反应器进一步包括至少一个点火源，其中所述至少一个点火源促进所述气体混合物进料的组分的点火。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个点火源与所述燃烧催化剂接触并且包括电动筒式加热器或蒸汽加热管中的至少一者。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个点火源定位在所述燃烧催化剂和所述OCM催化剂两者的上游并且包括注射600℃至1,000℃的温度下的过热蒸汽。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述OCM反应对C2+化合物具有至少35％的选择性。
17.根据权利要求9至16中任一项所述的方法，其中所述燃烧催化剂相对于CH4优先燃烧H2、CO或两者。
18.一种用于进行甲烷氧化偶联(OCM)反应以产生C2+化合物的系统，所述系统包括：
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，其中所述金属、所述金属氧化物或所述混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述OCM反应器进一步包括至少一个点火源，其中所述至少一个点火源促进所述气体混合物进料的组分的点火。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述至少一个点火源与所述燃烧催化剂接触并且包括电动筒式加热器或蒸汽加热管中的至少一者。
22.根据权利要求20所述的系统，其中所述至少一个点火源定位在所述燃烧催化剂和所述OCM催化剂两者的上游并且包括过热蒸汽注射器，所述过热蒸汽注射器将600℃至1,000℃的温度下的蒸汽注射到所述OCM反应器中。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的系统，其中所述燃烧催化剂相对于CH4优先燃烧H2、CO或两者。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种进行甲烷氧化偶联(ocm)反应以产生c2+化合物的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，其中所述金属、所述金属氧化物或所述混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物进料在所述ocm反应器的所述入口处具有15℃至250℃的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述ocm反应器进一步包括至少一个点火源，其中所述至少一个点火源促进所述气体混合物进料的组分的点火。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个点火源与所述燃烧催化剂接触并且包括电动筒式加热器或蒸汽加热管中的至少一者。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个点火源定位在所述燃烧催化剂和所述ocm催化剂两者的上游并且包括注射600℃至1,000℃的温度下的过热蒸汽。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述ocm反应对c2+化合物具有至少35％的选择性。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述燃烧催化剂相对于ch4优先燃烧h2、co或两者。
9.一种进行甲烷氧化偶联(ocm)反应以产生c2+化合物的方法，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氧化剂流进一步包含蒸汽。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述燃烧催化剂包含金属、金属氧化物或混合金属氧化物，其中所述金属、所述金属氧化物或所述混合金属氧化物包含铂、铬、铜、钯、钴、铁、锰、金、铈、铋、铟、钼、铑、钌、锗、钆、锑、铊、碲、铅、锌或锡中的至少一者。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述气体混合物进料在所述ocm反应器的所述入口处具有15℃至250℃的温度。...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·波德雷巴拉克，Z·刘，K·阿兹扎姆，D·罗森伯格，
申请(专利权)人：鲁玛斯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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