[其他]甲烷转化

说明书

本发明叙述了甲烷的转化，具体地说，本发明叙述了将甲烷转变成较高烃类，更具体地说，本发明叙述了将甲烷转变成乙烯和乙烷。

烯烃（如乙烯和丙烯）已经成为有机化学和石油工业中的主要原料。其中乙烯是目前最重要的化学原料，对乙烯原料的需要约是对丙烯原料需求的两倍。因此用于生产乙烯的原料相对来说供应不足。

人们已经提出了许多建议，通过各种方法由各种原料生产乙烯。

目前乙烯的生产几乎完全通过乙烷、丙烷、石脑油（有的是气油）的脱氢或热解。约75%的乙烯通过将来自天然气的乙烷和丙烷进行蒸汽裂解而制备。天然气含有除甲烷以外少至5%体积的烃以及在及少情况下多达60%体积的烃，其中大部分为乙烷。典型的天然气约含少于12%至15%的乙烷。天然气中只有较少量的乙烷和丙烷可供使用，并且从天然气中将这些组份分离出来本身就是既耗资又复杂的过程，通常涉及到压缩、膨胀和低温技术以及这些技术的结合使用。

因此从极为丰富的甲烷生产乙烯是迫切需要的。但是与其它脂肪族烃类相比，甲烷具有较高的分子稳定性，这使其难于生产乙烯，仅就目前工业化生产尚不能由甲烷得到大量的乙烯。

人们已经提出将甲烷或天然气进行热解或脱氢，转变成高级烃类，但这却需要相对苛刻的条件，特别是温度要超过1000℃。此外，这类反应高度吸热，能耗大。为了减缓这些条件，特别是温度的苛刻性，人们提出了许多有关催化热解反应的建议，所建议的一些方法确实降低了所需的温度，但甲烷的转化和乙烯的选择性仍然很低。

另一种有希望的方法是将甲烷或天然气氧化转化成较高级烃类。然而这类技术尚处于发展阶段，并且由于对该方法持不同的意见以及缺少全面的理解而使实验不能顺利进行。例如本领域中大部分工作人员将该方法称为“氧化偶联”。对于其中氧所起的作用以及如何起作用还未形成统一的看法。因此，此处将不采用“氧化偶联”这一术语，对于本方法，不考虑氧的作用以及其起作用的方式，称之为“甲烷的氧化转化”。在这类方法中，通常是将甲烷与固体物料接触。这些接触物料的性质，其作用以及作用方式也有多种理论解释。例如，本领域的工作人员认为该接触物料的作用是纯物理现象，在某些情况下是原子氧或分子氧在固体材料表面或内部进行吸附一解析的过程，或者认为是利用能够进行氧化还原的多价金属进行氧化还原，在固体材料上烃类的吸附和解析，以及自由基机理等等。因此在该方法中使用的固体材料被称为“接触物料”、“促进剂”、“活化剂”和“催化剂”。为了避免按功能分类，本申请中使用的术语为“固体接触物料”。

根据先有技术，将甲烷氧化转化能得到多种产品，最容易得到的产品是二氧化碳，一氧化碳和/或水和甲醇，甲醛和其它氧化的烃并伴随有二氧化碳和/或一氧化碳及水。较高级烃类，特别是乙烯和乙烷，或者不产生，或者产生量很小以致至今尚无工业上可行的方法研究出来。

除了对较高级烃类（主要指乙烯和乙烷，特别是乙烯）的低选择性，这些方法中甲烷原料的转化率也很低。

由此明显可见具体接触物料的适用性是不可预言的。甲烷的转化率和对具体产品的选择性除了取决于接触物料的类型外，也取决于该反应所进行的方式和条件，没有什么依据可以由此预见什么操作条件和方式能达到高转化率和对特定产品的高选择性。

本发明的目的是提供一种改进的甲烷转化方法。另一目的，也是进一步的目的是提供一种改进的甲烷氧化转化的方法。还有一个目的是提供一种具有改进了的转化率的甲烷氧化转化的方法，进一步讲还有一个目的是提供一种甲烷氧化转化的方法，其中对较高级烃类具有改进了的选择性。本发明更进一步的目的是提供甲烷氧化转化的方法，该方法具有改进了的对高级烃类转化率以及选择性，还有一个更进一步的目的是提供甲烷氧化转化的方法，该法改进了对乙烯和乙烷的选择性。另一目的是提供甲烷氧化转化的方法，该方法改善了对乙烯和乙烷的转化率和选择性，还有一个目的是提供甲烷氧化转化的方法，该方法改善了对乙烯的选择性。另一个进步的目的是提供甲烷氧化转化的方法，该方法改善了对乙烯的转化率和选择性。本发明另一进步的目的是提供甲烷氧化转化的方法，该法可以使用价廉的原料。本发明另一目的是提供甲烷氧化转化的方法，该方法可在相对缓和的条件下进行。本发明进一步目的是提供使用改进的接触物料的甲烷氧化转化的方法。

本发明的这些及其它目的和优点见于下述说明。

根据本发明已经发现由下述方法可将甲烷转变成较高级烃类，特别是乙烯和乙烷：

将含甲烷的原料与固体接触物料接触，该物料含有：

钴：至少一种选自锆、锌、铌、铟、铅和铋的金属;磷;至少是ⅠA族的金属;氧;以及任选一种选自卤素和硫的材料;