[发明专利]从甲烷选择性制备乙烯

说明书

公开了制备乙烯的方法。所述方法可以包括使包含甲烷的第一流与氧化剂接触和在适合于制备包含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的第二流的条件下氧化至少一部分甲烷、使第二流与CO加氢催化剂在适合于制备包含甲醇和乙醇的第三流的条件下接触、从第三流中获得包含乙醇的第四流和包含甲醇的第五流、和使第四流与乙醇脱水催化剂在适合于使至少一部分乙醇脱水并产生包含乙烯的产物流的条件下接触。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月17日提交的美国临时专利申请第62/875469号的优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及用于制备乙烯的组合物、方法和系统。特别是本发明涉及通过将甲烷转化为合成气从甲烷中选择性制备乙烯、通过一氧化碳(CO)加氢从合成气中制备乙醇、以及通过乙醇脱水将乙醇转化为乙烯的组合物、方法和系统。

发明背景

乙烯是聚合物、橡胶、塑料等多种终端产品的重要原料，目前乙烯需求和生产存在较大差距，预计乙烯需求将继续增长。

已知有许多类型的制备乙烯的方法。在一个实例中，WO 2016/069389公开了一种将甲烷和乙烷的混合物转化为合成气和乙烯的方法。该方法包括两个不同的反应—甲烷到合成气和乙烷到乙烯—同时发生并由单一催化剂促进。另一个实例包括由CO加氢制备乙烯。然而，由于方法条件不足、缺乏合适的催化剂和/或用于实施此类方法的复杂示意图，该方法仍然效率低下(参见，例如，Liu等人BIORESOURCE TECHNOLOGY，2014(151)，pp69-77；Gupta等人ACS Catal，2011，1(6)，pp 641–656；Lee等人，Applied Catal A，2014(480)，pp128-133；Surisetty等人，Applied Catal A.2009(365)，pp 243-251)。

发明内容

已经发现为与乙烯制备相关的上述问题中的至少一些问题提供了解决方案。本发明的解决方案可以包括通过一系列步骤将甲烷转化为乙烯，这些步骤可以以合理的成本效益的方式实现乙烯制备的高选择性。步骤的顺序可以包括：(a)甲烷转化为一氧化碳(CO)和氢气(H₂)(例如合成气)；(b)通过CO加氢转化为甲醇和乙醇；(c)通过乙醇脱水转化为乙烯。在一个特定的实例中，发现结晶钴钼催化剂可以用作CO加氢催化剂，它可以高选择性地制备乙醇，从而可以进一步提高整个甲烷到乙烯转化过程的效率。