錫盧里亞甲烷氧化偶聯(lián)制烯烴技術(shù)

甲烷氧化偶聯(lián)(OCM)技術(shù)是一種直接用甲烷生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品烯烴的新技術(shù)。在1970—1990年，各機(jī)構(gòu)就對(duì)甲烷氧化偶聯(lián)技術(shù)進(jìn)行了大量研究，主要集中在優(yōu)化轉(zhuǎn)化率和催化劑選擇性方面。研究初期所用催化劑壽命短、活性低，需用高溫和低壓的條件，影響了工業(yè)化進(jìn)程中經(jīng)濟(jì)上的可行性。

20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的甲烷氧化偶聯(lián)催化劑性能有以下4個(gè)特點(diǎn)：一是操作溫度為820～920 ℃，通過(guò)單段絕熱床層的轉(zhuǎn)化率低，且需要復(fù)雜的反應(yīng)器設(shè)計(jì)；二是體積流量大，需用大尺寸設(shè)備；三是催化劑活性低、催化劑用量大，需用多臺(tái)反應(yīng)器；四是催化劑壽命為10～100 h，需連續(xù)再生或更換，則反應(yīng)器設(shè)計(jì)復(fù)雜。

錫盧里亞(Siluria)技術(shù)公司開(kāi)發(fā)的是一種低溫甲烷氧化偶聯(lián)催化劑，能在單獨(dú)一個(gè)絕熱段操作，入口溫度大大降低，操作壓力大大提高?；罨瘻囟鹊陀?00 ℃，有較大的溫度操作范圍，能采用簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的反應(yīng)器；在一定的壓力范圍內(nèi)選擇性好，工業(yè)應(yīng)用時(shí)原料氣的流量可以很大；催化劑活性高10～100倍，單系列裝置規(guī)模大；催化劑壽命在兩年以上，不需頻繁再生和更換。

總之，Siluria催化劑克服了老催化劑的缺點(diǎn)，在工業(yè)操作條件下，催化劑性能好，裝置碳效率在60%～80%，壽命超過(guò)兩年，氣時(shí)空速高，催化劑用量少。

Siluria催化劑的改進(jìn)解決了甲烷氧化偶聯(lián)工藝放大時(shí)催化劑瓶頸和反應(yīng)器設(shè)計(jì)的選擇問(wèn)題。選擇固定床還是流化床，絕熱還是等溫，關(guān)系到最終的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性能。

Siluria公司選擇的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)器是與絕熱熱裂解集成在一起的單段絕熱固定床反應(yīng)器。這種反應(yīng)器的設(shè)計(jì)流程是：甲烷和乙烷由頂部進(jìn)入，氧氣由上部進(jìn)入，乙烷和丙烷由中部進(jìn)入，反應(yīng)產(chǎn)物由底部流出。

反應(yīng)器上部是甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)部分，裝填固定的甲烷氧化偶聯(lián)催化劑，把甲烷和乙烷轉(zhuǎn)化為乙烯；反應(yīng)器下部稱之為后床層裂解(PBC)，占一小部分，提供適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間，利用上部甲烷氧化偶聯(lián)床層放出的熱量，進(jìn)行乙烷和/或丙烷的絕熱熱解。在甲烷氧化偶聯(lián)床層進(jìn)行的反應(yīng)是高度放熱的，使反應(yīng)流出物的溫度提高幾百開(kāi)。在PBC部分，利用甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)部分放出的熱量裂解流出物中尚存的乙烷和送進(jìn)PBC部分的乙烷和/或丙烷。

在一臺(tái)反應(yīng)器中把甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)與PBC部分結(jié)合在一起，能得到最高的烯烴收率和熱效率，同時(shí)投資和設(shè)備安裝成本最低。

總體而言，甲烷氧化偶聯(lián)工藝有以下兩個(gè)重要特點(diǎn)：一是固定床絕熱單一反應(yīng)器設(shè)計(jì)，使甲烷氧化偶合工藝的復(fù)雜程度和投資強(qiáng)度減至最小，規(guī)模能力達(dá)到最大；二是甲烷氧化偶聯(lián)(OCM)與PBC組合在一起，能使用多種原料，其范圍是從純甲烷到50∶50的甲烷、乙烷和/或丙烷。

甲烷氧化偶聯(lián)制烯烴工藝可以與其他工藝相結(jié)合。如OCM工藝與丙烷脫氫裝置組合，可將丙烷脫氫裝置的廢氣用作主要原料。同樣，可與蒸汽裂解裝置組合，對(duì)脫甲烷塔料中的低碳烷烴進(jìn)行轉(zhuǎn)化。最近的工業(yè)應(yīng)用是與原油直接制化學(xué)品工藝組合在一起。沙特阿美已宣布將甲烷氧化偶聯(lián)組合在一起，作為原油制化學(xué)品工藝整體的一部分，使原油中的碳最大限度地轉(zhuǎn)化為烯烴。甲烷氧化偶聯(lián)制烯烴的靈活性和規(guī)模能力，因工藝和設(shè)備的協(xié)合作用，使所有這些組合方案的投資強(qiáng)度都進(jìn)一步降低。