專利名稱：乙烷氧化裂解制乙烯工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種乙烷選擇氧化制乙烯的工藝過程。
目前，乙烯的生產仍以乙烷為原料成本最低，而由乙烷制乙烯的傳統方法仍然是熱裂解法，由于低碳烷烴的特殊穩定性，反應需在高溫(850℃)，而且還需在負壓(加大量過熱蒸汽稀釋)條件下進行。從熱力學考慮，乙烷熱裂解脫氫是一個強吸熱反應過程(ΔH298o＝136kJ/mol，ΔG298o＝101.1kJ/mol)，故能耗較高。此外，由于乙烷單程轉化率低而需循環使用，操作比較復雜。若采用催化裂解，雖然反應溫度有所下降，但仍受熱力學平衡限制，關鍵是結焦嚴重。
本發明的目的在于提供一種乙烷氧化裂解(ΔH298o＝-105kJ/mol，ΔG298o＝-127.5kJ/mol)過程，其可將乙烷熱裂解反應由吸熱反應變為放熱反應，降低能耗，同時顯著提高了乙烷單程轉化率和乙烯收率，還可通過調節通氧量來克服反應過程中的結焦現象。
本發明提供了一種乙烷氧化裂解制乙烯工藝，其特征在于原料氣包括乙烷或煉廠氣，與氧氣或空氣、惰性氣體混合，將原料氣中的乙烷選擇性地氧化為乙烯，其反應溫度為700～900℃，反應壓力為0.01～1.0MPa，反應氣保留時間為0.6～3.5s，C2H6/O2(摩爾比)＝0.8～4，惰性氣體含量10～80％(體積百分數)。
本發明可以使原料氣中乙烷經氧化裂解后，轉化率達97％。反應后含碳產物組成乙烯占61％，甲烷占11％，CO占23％，乙炔約占4％，CO2約占1％。
本發明與乙烷熱裂解法制乙烯相比較，可變吸熱反應為放熱反應，降低能耗，同時可顯著提高乙烷單程轉化率和乙烯收率，可通過調節通氧量克服反應過程中的結焦現象。本發明與乙烷催化裂解相比較，雖然反應溫度較高，但其可基本解決催化裂解法無法克服的催化劑結碳問題；同樣該法可提高乙烷的單程轉化率和乙烯單程收率。本發明與乙烷催化氧化脫氫制乙烯相比，在高溫條件下乙烷轉化率和乙烯收率相當，但其由于不采用催化劑而降低了該工藝過程的成本，同時也避免了催化劑失活，催化劑結碳等問題。盡管催化氧化脫氫制乙烯低溫有優勢，但目前尚未發現低溫高活性，高選擇性，穩定性好，抗積碳能力強的工業化催化劑；相對來說，乙烷氧化裂解制乙烯過程的工業化開發更方便。
本發明技術細節由下述實例加以詳盡描述，固定床反應器由石英玻璃燒制而成，反應管內徑為4～10mm，測溫熱偶放在反應器的中部。
附
圖1為乙烷氧化裂解制乙烯反應裝置流程圖。
實施例1反應裝置流程見附圖1。
本反應原料氣由20％乙烷，10％氧氣和70％氦氣組成，反應氣停留時間為1.2s，反應溫度為700～900℃，反應結果列于表1。
表1不同反應溫度對乙烷氧化裂解制乙烯的影響反應溫度 轉化率(％)選擇性(％)(℃) C2H6CO CO2CH4C2H2C2H4700 62.321.50.97.1 --70.5750 76.822.91.18.9 --67.1800 83.423.41.110.3--65.3850 93.123.50.910.81.7 63.1900 97.323.00.711.44.0 60.9實施例2本反應原料氣采用與實施例1相同的原料氣，反應溫度為850℃，反應氣停留時間為1.0～3.0s，反應結果列于表2。
表2不同停留時間下乙烷氧化裂解制乙烯的反應結果停留時間 轉化率(％) 選擇性(％)(s) CH4CO CO2CH4C2H2C2H41.0 90.923.21.010.21.364.21.2 93.123.50.910.81.763.11.5 93.622.00.99.8 4.762.62.0 94.822.50.811.25.160.33.0 93.924.81.110.83.459.8
實施例3反應溫度800℃，原料氣停留時間1.5s，采用不同的原料氣乙烷氧化裂解的反應結果列于表3。
表3不同原料氣乙烷氧化裂解制乙烯的反應結果原料氣 轉化率(％) 選擇性(％)C2H6/O2/He C2H6CO CO2CH4C2H415.7/14.3/70 95.337.92.911.747.618/12/70 91.336.12.611.749.720/10/70 86.824.71.310.463.621.9/8.1/70 79.519.30.89.7 70.223.2/6.8/70 75.115.60.68.7 75.1實施例4原料氣中C2H6/O2＝2，反應溫度800C，原料氣停留時間為1.5s，惰性氣體He含量10％～85％，乙烷氧化裂解制乙烯的反應結果列于表4。
表4惰性氣體含量對乙烷氧化裂解制乙烯的影響He％轉化率(％) 選擇性(％)(mol％) C2H6CO CO2CH4C2H2C2H41085.123.30.911.11.463.32587.225.11.110.71.262.05584.122.90.910.61.564.17086.824.71.310.4-- 63.68586.421.61.09.6 -- 67.9
實施例5采用與實施例4相同的原料氣，反應溫度850℃，原料氣停留時間為1.5s，惰性氣體He含量10％～85％，乙烷氧化裂解制乙烯的反應結果列于表5。
表5不同惰性氣體含量乙烷氧化裂解的反應結果He％ 轉化率(％)選擇性(％)(mol％)C2H6CO CO2CH4C2H2C2H410 88.2 21.10.711.62.364.355 90.9 21.60.710.45.262.170 93.6 22.00.99.8 4.762.685 92.7 22.80.710.61.464.4實施例6在原料氣含70％惰性氣體的條件下，反應溫度700～800℃，原料氣停留時間為1.5s，乙烷氧化裂解工藝和乙烷熱裂解工藝的反應結果列于表6。
權利要求
1.一種乙烷氧化裂解制乙烯工藝，其特征在于原料氣包括乙烷或煉廠氣，與氧氣或空氣、惰性氣體混合，將原料氣中的乙烷選擇性地氧化為乙烯，其反應溫度為700～900℃，反應壓力為0.01～1.0MPa，反應氣保留時間為0.6～3.5s，C2H6/O2摩爾比＝0.8～4，惰性氣體含量10～80％體積百分數。
全文摘要
一種乙烷氧化裂解制乙烯工藝,其特征在于:原料氣包括乙烷或煉廠氣,與氧氣或空氣、惰性氣體混合,將原料氣中的乙烷選擇性地氧化為乙烯,其反應溫度為700～900℃,反應壓力為0.01～1.0MPa,反應氣保留時間為0.6～3.5s,C
文檔編號C07C11/00GK1269341SQ99112828
公開日2000年10月11日 申請日期1999年4月7日 優先權日1999年4月7日
發明者葛慶杰, 于春英, 李文釗, 徐恒泳 申請人:中國科學院大連化學物理研究所