[发明专利]从含烃气体混合物中除去氧气

说明书

本发明涉及一种用于从含烃气体混合物中除去氧气的方法，其特征在于将包含50vol％的一种或多种烃、2至10vol％的氧气和可能的一种或多种来自包括氮气、惰性气体、氢气、二氧化碳、一氧化碳以及水的组的气体的含烃气体混合物引入至等温操作的反应器中，其中包含在含烃气体混合物中的氧气在一种或多种催化剂的存在下被至少部分地转化为二氧化碳和水，其中以vol％计的规格涉及引入至反应器中的含烃气体混合物的总体积并且加起来总共为100vol％。

技术领域

本发明涉及一种用于从含烃气体混合物中除去氧气的方法。

背景技术

诸如乙烯、丙烯或具有1至7个碳原子的其他烃类的烃是化学工业的标准基础化学品。这种烃的气体通常包含杂质，例如氧气，这可能阻碍烃类气体的使用，并且在这种情况下应至少部分地从烃类气体中除去。常规的纯化方法是低温蒸馏(cryodistillation)。然而，这种方法对于含氧的烃类气体是有问题的，因为这种混合物不能通过蒸馏充分地分离，并且当杂质被蒸馏除去时，反而可能发生氧气的累积。此外，在低温蒸馏中可能发生烃类气体和氧气的共缩聚，这从安全的角度来看是非常有问题的。必须极力避免烃类气体中氧气的累积，因为氧气阻碍许多烃类气体的使用，且特别有问题地，可能形成不稳定或甚至爆炸性的气体混合物。在膜法中也不会发生足够的分离，这可能导致滞留物或渗透物中氧气的累积，从而再次导致爆炸性含氧气体混合物的形成。

气体混合物的氧化纯化，其中气体混合物中的烃类和氧气彼此反应以形成不阻碍或可被容易地分离的产物(例如，二氧化碳和水)也是已知的。然而，这些反应是强烈放热的。氧化纯化已被广泛用于包含非常少量的烃类和/或非常少量的氧气的气体混合物，例如工业废气或来自汽车的尾气。在包含相对较大比例的烃类以及氧气二者的气体混合物的情况下，在氧化纯化中释放的热量相当大，使得不期望的副产物或分解产物的形成或甚至爆炸性氧化反应是可被预期的。

为了能够在相对低的反应温度下进行氧化纯化，经常使用催化剂，例如钌催化剂。然而，即使催化剂需要某些最低温度，即“起活(light off)”温度，以获得它们的催化活性，并且在气体混合物具有高含量的烃类和氧气的情况下，这些继续处在从安全性的观点来看仍有问题的范围内。

因此，例如，US 4093703描述了从包含按体积计高达1.8％的乙烯的气体混合物中氧化除去乙烯。US 2010/0048972教导了使用钌催化剂用于纯化裂化器中的乙烯。本文描述的待纯化的气体的氧气含量在ppm范围内。US 2010/0048972建议不要使用钯催化剂用于除氧。EP 0499087涉及从来自燃气轮机的富氧废气中除去痕量的氮氧化物、一氧化碳和烃类。废气基本上由氮气组成。GB 883945描述了从氨的氧化反应纯化废气以形成硝酸的方法，其中通过加入不饱和化合物和硫化物除去氮氧化物和氧气。这些废气也基本上由氮气组成。在化学工程与工艺(Chemical Engineering and Processing)34(1995)第469至478页中，van de Beld描述了在负载在Al₂O₃上的Pd催化剂上乙烯和丙烷的完全氧化。Rusu还在环境工程与管理期刊(Environmental Engineering and Management Journal)，2003，第2卷，第4期，第273至302页中讨论了乙烯的氧化。此处最常用的催化剂体系是在TiO₂、Al₂O₃或SiO₂上的Pd或Pt。在今日催化(Catalysis Today)，122，(2007)，第391至396页中，Hosseini建议在TiO₂上的Pd和Au作为用于丙烯的完全氧化的催化剂。用于纯化来自柴油发动机的废气的催化剂从EP 2656904已知。催化剂包括含有Pt、Pd和诸如沸石的储碳化合物的催化涂层，并且还包括含有Pd和Au的另外的涂层。

由于处理和纯化被相当大量的氧气污染的烃类气体的事实继续带来问题，因此这种气体混合物经常被焚烧，这从经济角度来看是致命的，因为诸如乙烯的烃类是有价值的石油化工起始材料。