[发明专利]反应器及其在甲烷氧化偶联制备碳二烃中的应用

权利要求书

1.一种反应器，其特征在于，该反应器包括反应腔体和填充在所述反应腔体内的催化剂，其中，所述反应腔体的材质为氧化铝，且所述反应腔体的内表面的粗糙度为0.5-1微米；

所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述载体为CaO、MgO和BaO中的至少一种；所述活性组分为碱金属的氧化物。

2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述反应腔体的内表面的粗糙度为0.6-0.8微米；

和/或，所述反应腔体的厚度与所述反应腔体的内径的比为0.2-0.3：1；

和/或，所述反应腔体的材质为α-Al₂O₃；

和/或，所述反应器还包括沿所述反应腔体的外壁环绕固定设置的不锈钢支撑套。

3.根据权利要求1或2所述的反应器，其中，所述催化剂还含有助剂，所述助剂优选选自Sr的氧化物、La的氧化物、Y的氧化物和Sm的氧化物中的至少一种；

优选地，以100g所述载体为基准，所述助剂的含量为1-8g，优选2-4g。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的反应器，其中，所述活性组分为Li的氧化物、Na的氧化物、K的氧化物和Rb的氧化物中的至少一种；

和/或，以100g所述载体为基准，所述活性组分的含量为1-25g，优选为3-20g。

5.一种甲烷氧化偶联制备碳二烃的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)在反应器的反应腔体内装填催化剂，所述反应腔体的材质为氧化铝，且所述反应腔体的内表面的粗糙度为0.5-1微米；

所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述载体为CaO、MgO和BaO中的至少一种；所述活性组分为碱金属的氧化物；

(2)将甲烷和氧气引入氧化铝反应腔体中与催化剂接触进行催化反应。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述反应腔体的内表面的粗糙度为0.6-0.8微米；

和/或，所述反应腔体的厚度与所述反应腔体的内径的比为0.2-0.3：1；

和/或，所述反应腔体的材质为α-Al₂O₃；

和/或，所述反应器还包括沿所述反应腔体的外壁环绕固定设置的不锈钢支撑套。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述催化剂还含有助剂，所述助剂优选选自Sr的氧化物、La的氧化物、Y的氧化物和Sm的氧化物中的至少一种；

优选地，以100g所述载体为基准，所述助剂的含量为1-8g，优选2-4g。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，所述活性组分为Li的氧化物、Na的氧化物、K的氧化物和Rb的氧化物中的至少一种；

和/或，以100g所述载体为基准，所述活性组分的含量为1-25g，优选为3-20g。

9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述甲烷与所述氧气的体积比为2-10：1，优选为2.2-4：1。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述催化反应的条件包括：反应温度为700-780℃，优选700-750℃，反应压力为0.001-0.02MPa，反应时间为0.5-20h，以甲烷和氧气计的反应气时空速为5000-35000mL/(g·h)。