[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

说明书

本发明涉及催化领域，公开了反应器及其在甲烷氧化偶联制备碳二烃中的应用，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。该反应器的机械强度高，并且耐高温、耐摔、稳定性好，将该反应器用于甲烷氧化偶联反应，原料转化率高，副反应少，碳二烃的选择性和收率高，易于大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及催化领域，具体涉及反应器及其在甲烷氧化偶联制备碳二烃中的应用。

背景技术

目前，在世界工业上，乙烯依然主要通过两种方式获得，一是由原油直接高温裂解得到，另一种是将原油炼制得到的石脑油进一步裂解得到乙烯，所以目前乙烯的原料皆是石油，然而近年来，随着页岩气、可燃冰等天然气勘探技术连续获得重大突破，一批大中型气田不断涌现，已探明的储量和产量快速增长，天然气在一次能源中所占比例逐步增加，天然气化工逐渐成为石化行业发展方向之一。天然气作为现代工业三大能源(煤、石油、天然气)之一，具备优质、清洁、储量丰富的优点，占有十分重要的地位。因此将天然气代替石油制乙烯成为各国研究的重点。

天然气的主要成分是甲烷。甲烷氧化偶联制乙烯技术是甲烷化工利用最直接最有效的途径，尽管已经研究了30多年，但在技术层面上尚未达到可经济运行的水平，至今仍未形成工业化生产。尤其是反应器的形式及材质都是本技术的一个难点。由于不锈钢反应器器壁会产生较大副反应，目前所报道的甲烷氧化偶联均在石英反应器上进行，但其在机械强度方面存在一定的缺陷。

因此，现有的甲烷氧化偶联的反应器有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的进行甲烷氧化偶联反应的反应器副反应较多，机械强度差的技术问题，提供反应器及其在甲烷氧化偶联制备碳二烃中的应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种反应器，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。

本发明提供的反应器的机械强度高，并且耐高温、耐摔、稳定性好，将该反应器用于甲烷氧化偶联反应，原料转化率高，副反应少，碳二烃的选择性和收率高，易于大规模生产应用。

本发明的第二个方面提供了一种甲烷氧化偶联制备碳二烃的方法，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。

本发明提供的甲烷氧化偶联制备碳二烃的方法，该方法的催化反应的原料转化率高，副反应少，碳二烃的选择性和收率高，易于大规模生产应用。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明一方面提供一种反应器，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；