甲烷一步法制乙烯技术进展
2014全球十大石油科技进展之十：甲烷无氧一步法生产乙烯、芳烃和
２ ０ １ ４ 全 球 十大石 油科技 进展 之 十 ： 甲烷无氧 一步法 生产 乙烯 、 芳 烃和 氢 气 的新技 术取 得 重大 突破
传 统 的 甲烷 转化 路 线投 资和 消耗 高 ， 由 于采 用氧 分 子作 为 甲烷 活化 的助 剂 或介 质 ， 过 程 中不 可避 免 地 形 成 和排 放 大量 温 室 气体 ， 致 使 总碳 利 用 率 降低 。 由 大连化 物 所研 究的 甲烷 高效 转化 技 术 ， 实现 了甲烷 在
［ ５ 】 段生 全 ， 贺振华 ， 黄德济 ．Ｈ Ｈ Ｔ 方法及 其在地震 信号处理 中的
应用 ［ Ｊ ］ ．成都理工大学学报 （ 自然 科 学 版 ） ， ２ ０ ０ ５ ， ３ ２ （ ４ ） ：
３ ９ ６ ． ４ ０ ０．
为非平稳信号 ， 因此， 更具有实际意义 。
（ 编辑 ： 赵剑敏）
参考文献 ：
【 ｌ 】 周竹 生 ， 罗 勇涛 ．地 震信 号时 频分析 中的希 尔伯特 黄变 换研
究［ Ｊ ］ ．物探 化探计算技术 ， ２ ０ １ ６ ， ３ ８ （ １ ） ： ５ ９ ． ６ ６ ．
［ ２ 】 陈银 燕．地 震波形 信号小 波去噪研 究【 Ｊ 】 ．计算机 光盘软 件与
用【 Ｊ 】 ．控 制工程 ， ２ ０ １ ３， ２ ０ （ Ｉ ） ： １ ４ １ — １ ４ ４ ．
上， Ｅ Ｍ Ｄ重构效果均表现更好 ， 得 到的信号信噪 比 更高 。 由于 Ｅ ＭＤ分 解具 有 自适 应性 ， 更 容 易运用 到
非平 稳 信 号 的处 理 中 ， 而 实 际应 用 中的地 震 信号 均
革。 该技 术与 理 想的 高选择 性 转化 相 符 ， 实现 了原 子 经济反 应 ， 极 具创 新性 和 引领 作 用 ， 是 天 然 气利 用研 究 中又一 个具 有 里程碑 意 义的 突破 。
天然气直接转化制乙烯有了新途径
甲烷分子 的选 择活化和 定向转化 是一个世界性 难题 ， 被誉 为是催化 、 乃 至化学领域的“ 圣杯” 。 包信 和团队经过 ２ ０ 多年 甲烷催化转化研究 ， 解决 了这个
难题 。 与天然气转化 的传统路 线相 比，
数量 创新高 ， 达到８ ４ ９ ０ ０ 辆， 同比增长 ３ 倍， 被称 为新能源 汽车元年 。 加快 培育 和发 展新 能 源汽车 ， 既 能有 效 缓解 能源 和环 境压 力 ， 又能推 动 汽 车 产业 转 型升级 ， 培 育新 的经济增 长 点和 国 际竞 争优 势 。 作 为备 受 关注 的战 略 性 新兴 产业 ， 我 国新能源 汽车起 步不 晚 ， 发展似乎 也不慢 ， 但产业 化之路 却步 履 蹒跚 ， 创 新 的活力 为 何 难 以激 发？在 日前举 行 的“ 新 能源 汽 车产 业 生 态” 论 坛 上， 大家 围绕 新能源 汽车发展进行 了研讨 。 在论 坛展示 区 ， 腾势 、 比亚迪 “ 秦” 、 北 汽Ｅ ２ ０ ０ ， ～ 辆辆 电动汽车 ， 外观甚是 漂
亮， 但令 人担忧 的续航 里程和 较高 的市场 定价 ， 却让 人望 而却步 。 产 品不成 熟的
成为 目前 国 内核 电机 组 数量 最多 、 堆
型最 丰富、 装机 最大 的核 电基地 。
方 家 山核 电工程 装机容量 为 ２ 台
１ ０ ８ 万ｋＷ压 水堆核 电机组 ， 是 目前 中 国国 内 百万ｋＷ级 核 电机组 自主 化 、
背后 ， 是 新能 源汽车在 核心 技术上 没有根 本性 突破 。 新能 源汽车 能走多远 ， 最终
取 决于动 力 电池 ， 谁 掌握 了动 力 电池 关键核 心技 术 ， 谁就 掌握 了发展新 能源 汽
甲烷氧化偶联制乙烯反应研究进展
甲烷氧化偶联制乙烯反应研究进展
吕梅;范天博
【期刊名称】《工业催化》
【年(卷),期】2022(30)4
【摘要】乙烯是重要的化工基础原料,生产方式主要是石油裂解,随着石油资源的日益匮乏,寻找新的乙烯生产路线成为研究重点。
我国天然气储量丰富,甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯工艺路线得到研究者的广泛关注。
OCM路线是能够替代石油资源生产烯烃的重要途径,也是高效清洁利用天然气的重要发展方向。
本文综述甲烷氧化偶联制乙烯的反应过程以及催化剂类型,对不同类型催化剂的OCM性能进行对比,具体分析提高甲烷氧化偶联催化性能的关键因素,有利于推进OCM催化剂的研究进程。
【总页数】5页(P8-12)
【作者】吕梅;范天博
【作者单位】沈阳化工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ221.211;TQ426.94
【相关文献】
1.甲烷氧化偶联制乙烯反应研究动向
2.甲烷氧化偶联制乙烯催化剂的研究进展
3.甲烷氧化偶联制乙烯反应催化剂的研究
4.甲烷氧化偶联制乙烯机理和动力学研究进展
5.甲烷氧化偶联制乙烯的研究进展
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甲烷直接制烯烃芳烃技术进展
甲烷直接制烯烃芳烃技术进展1．甲烷氧化偶联制⼄烯技术甲烷氧化偶联（OCM）是指甲烷在氧⽓存在下直接转化为⼄烯和⽔的化学过程。
在OCM反应中，甲烷在催化剂表⾯活化，形成甲基⾃由基（·CH3），⽓相偶合⽣成⼄烷，脱氢后⽣成⼄烯和⽔｡⾃1982年美国联碳公司Keller和Bhasin⾸次提出甲烷氧化偶联技术以来，该技术⼀直是业内关注的焦点。
2010年，美国Siluria技术公司采⽤⽣物模板法制备出独特的⽆机纳⽶线结构催化剂，在⼀定的温度和压⼒下，可将甲烷⾼效催化转化为⼄烯，催化活性⽐以前使⽤的OCM催化剂提⾼100倍以上，且寿命更长。
催化剂性能稳定，可耐受CO2、H2O、N2以及天然⽓中的其他常规成分；由于不含重⾦属和贵⾦属，废催化剂⽆需特殊处理。
反应过程对原料的要求并不苛刻，氧源可以是纯氧、富氧空⽓或压缩空⽓等。
产物主要含⼄烯和⼄烷，副产⼀定的丙烯和CO2，完全不含碳四及以上组分，因此后续处理⼯序相对简单。
该技术的碳原⼦利⽤效率达到80%左右。
OCM法研究历程可划分为3个阶段：1982～1994年为快速发展期（第⼀阶段），1995～2005年为衰退期（第⼆阶段），2006～2014年为复兴期（第三阶段），如图1所⽰。
1982年美国联碳公司发明了OCM法甲烷直接制⼄烯，受此⿎舞，研究进⼊了⼀段快速发展时期。
由于受到反应过程过于困难的限制，研究成果迟迟未能达到⼯业⽣产要求，研究进⼊⼀段衰退期。
从2006年开始，伴随着纳⽶技术与反应器设计理念的发展，OCM法再度呈现出光明的前景，因⽽进⼊复兴期。
研究⽐较活跃的国家有美国、德国，最近⽐较活跃的研究机构包括Siluria技术公司、柏林⼯业⼤学、Green R&D公司（德州农⼯⼤学为其设计催化剂）、宾西法尼亚⼤学。
图1 甲烷氧化偶联制⼄烯研究论⽂年度变化趋势OCM技术已发展到商业⽰范阶段，2015年4⽉美国Siluria公司的OCM⽰范装置开始投运，⼄烯产能约为1吨/⽇。
美开发出甲烷直接制乙烯突破性新技术
和 Ｓ ｕ ａ 司 创 始 人 Ａ ｇｌ ｅ ｈｒ 发 的 高 处 理 量 筛 选 ｌｉ ｆｒ 公 ｎｅ Ｂ ｌ ｅ开 ａ ｃ 和 合 成 生 物 技 术 ， 备 出 高效 的催 化剂 。 目前 已与 几 家 大 型 制
美 开发 出 甲烷直 接 制乙烯 突破性 新 技术
美 国 Ｓ ｕｉ 术 公 司近 日宣 布 开 发 出 了 可 在 较 低 温 度 ｉｒ ｌ ａ技 下 直 接 将 甲烷 转 化 成 乙 烯 的 纳 米 线 （ ａｏ ｉ ） 化 剂 。Ｓｌ Ｎ ｎ ｗｒ 催 ｅ ｉ 。
［］ 四川 维 尼 纶 厂 工 艺 规 程 【］ 庆 长 寿 ： ５ ｚ． 重 四川 维 尼 纶 厂 ，
２０ ０９
ｐ Ｈ值 在 ７ ８之 间 ， － 保持微 碱 性 ， 系统 聚合 物 的生 对
Ｂｒｅ ｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｏ ｙ ｅ ｏ ｔ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｕ ｉ ｆｔ ｅ ａ ｅｙ ｅ ｅ ｐ ａ ｔ ｉｆｄ ｓ ｕ ｓｏ ｆｐ ｌ ｍ ｒ ｃ ｎ ｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｔｏ ｈ ｃ ｔ ｌｎ ｌ ｎ ｉ ｏ
１９． ９ ４
溶剂 的循 环量 ， 这对 控制提 浓 单元 聚合 物 的 含量 也
非常重 要 。
３４ 系统 中 ｐ ． Ｈ值的控 制
通 过控 制 吸收 、 吸 系统 中溶 剂 ｐ 值 ， 可 以 解 Ｈ 也 影响 溶剂 中 聚合物 的生 成速 率 。经 过 摸索 ， 期 的 定
向系统 中加 入一 定 量 的碱性 原料 ， 以控 制溶 剂 系统
ｕｉ 司 已 与 硅 谷 风 险 投 资 公 司 Ｋｅ ｅ ｅｋｎ ａ￣ ｌ ｒ ａ公 ｌｉ ｒ ｒｉｓＣ ｔｅｄ＆ ｎ Ｐ Ｂ ｅ 合 作 启 动 该 项 目。该 公 司组 合 采 用 了 由 ＭＩ 学 教授 ｙｒ Ｔ大
甲烷乙烯制备实验报告
一、实验目的1. 学习并掌握甲烷和乙烯的实验室制备方法。
2. 了解甲烷和乙烯的性质及其在有机合成中的应用。
3. 培养实验操作技能和实验数据分析能力。
二、实验原理1. 甲烷的制备：甲烷可以通过有机物与金属钠的置换反应来制备。
实验中，使用无水乙酸钠和金属钠反应，生成甲烷气体。
反应方程式：CH3COONa + Na → CH4↑ + Na2O2. 乙烯的制备：乙烯可以通过有机物在酸性条件下脱水来制备。
实验中，使用无水乙醇在浓硫酸催化下进行脱水反应，生成乙烯气体。
反应方程式：C2H5OH → CH2=CH2↑ + H2O三、实验材料与仪器1. 实验材料：无水乙酸钠、金属钠、无水乙醇、浓硫酸、氢氧化钠、氢氧化钙、澄清石灰水、氯化钙、溴水等。
2. 实验仪器：铁架台、酒精灯、托盘天平、试管、研钵、水槽、坩埚钳、蒸发皿、石棉网、镊子、药匙、玻璃棒、火柴、集气瓶、玻璃片等。
四、实验步骤1. 甲烷的制备（1）称取1.5g无水乙酸钠，放入研钵中，加入少量无水乙醇，研细备用。
（2）称取0.4g金属钠，放入试管中，加入少量无水乙醇，研磨均匀。
（3）将处理好的乙酸钠和金属钠混合，装入试管中。
（4）将试管固定在铁架台上，用酒精灯均匀预热试管，然后集中火力由管前向管尾加热。
（5）收集产生的甲烷气体，并用澄清石灰水检验气体纯度。
2. 乙烯的制备（1）称取3g无水乙醇，放入研钵中，加入少量无水乙醇，研细备用。
（2）称取2g浓硫酸，放入试管中，加入少量无水乙醇，研磨均匀。
（3）将处理好的乙醇和浓硫酸混合，装入试管中。
（4）将试管固定在铁架台上，用酒精灯均匀预热试管，然后集中火力由管前向管尾加热。
（5）收集产生的乙烯气体，并用溴水检验气体纯度。
五、实验结果与分析1. 甲烷的制备实验中，观察到金属钠与乙酸钠反应剧烈，产生大量气泡，收集到的甲烷气体为无色、无味，且能使澄清石灰水变浑浊，证明已成功制备甲烷。
2. 乙烯的制备实验中，观察到乙醇与浓硫酸反应剧烈，产生大量气泡，收集到的乙烯气体为无色、无味，且能使溴水褪色，证明已成功制备乙烯。
甲烷氧化偶联制乙烯技术
甲烷氧化偶联制乙烯技术宁春利王清勋李学福张春雷(大庆油田天然气分公司天然气利用研究所)摘要甲烷催化氧化偶联反应(OCM)的提出为由资源丰富且相对廉价的天然气替代石油路线制取乙烯提供了新的可能途径,并且该途径是通过一步法获取乙烯,在现有乙烯生产工艺中最为简捷。
经过近二十年的研究,在OCM的催化剂、反应工艺以及工程开发等方面已取得了较大进展。
主题词甲烷天然气氧化偶联乙烯催化剂11OCM催化剂的研究进展OCM技术的核心是催化剂的研究与开发。
在所研制的催化剂中,显示出较佳性能的催化剂大体可以分为三类:碱金属与碱土金属氧化物;稀土金属氧化物和过渡金属复合氧化物。
(1)碱金属与碱土金属氧化物。
未改性的碱土金属本身具有活性,而加入碱金属后,可能引起晶格畸变,增加了活性中心,并减少了表面积,防止甲烷的深度氧化,从而提高了催化剂的活性和选择性。
目前,活性较高的催化剂中多半含有碱金属。
在碱土金属中以Mg、Ca较为合适,碱金属则以Li、Na等研究的较多,另外加入稀土元素对提高催化剂的活性、选择性和稳定性也有良好的作用。
但这类催化剂存在着高温下碱金属流失,使催化剂失活的问题,有待进一步的研究解决。
(2)稀土金属氧化物。
稀土金属氧化物有较高的活性和选择性,如Sm2O3、La2O3、Pr2O3及Ce)Yb等都已证明具有OCM活性。
稀土经碱金属或碱土金属改性后显示出很好的活性和选择性,受到研究者的普遍注意。
其中以Sm2O3系催化剂的活性较好,尤其是LiCl改性后,活性得到进一步的改进。
(3)过渡金属复合氧化物。
OCM反应中使用的过渡金属复合氧化物催化剂中,活性比较好的有Mn、Pb、Zn、Ti、Cr、Fe、Co、Ni等。
过渡金属氧化物对OCM虽具有活性,但选择性不高,所以一般用碱金属、碱土金属氧化物或卤化物等改性,可以大大提高其对OCM反应的活性。
其中以中科院兰州化物所开发的Na-W-Mn/SiO2系列催化剂的性能最为优异,该体系不仅具有高的甲烷转化率和C2烃选择性,通过流化床和寿命试验证明具有很好的流化床长期操作稳定性,同时还适合011 ~111MPa的加压反应,可以提高OCM反应中乙烯的含量。
甲烷制乙烯技术研究进展
２０１５年９月第２３卷第９期 工业催化ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＣＡＴＡＬＹＳＩＳ Ｓｅｐｔ．２０１５Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．９综述与展望收稿日期：２０１５－０５－１５ 作者简介：贺久长，１９６０年生，男，陕西省蒲城县人，硕士，研究方向为煤化工和石油化工。
通讯联系人：韩 洁，１９８１年生，陕西省西安市人，博士，高级工程师，主要从事能源化工和有机合成方面研究。
甲烷制乙烯技术研究进展贺久长，韩 洁（陕西延长石油（集团）有限责任公司，陕西西安７１００７５）摘 要：为了改变乙烯生产原料过分依赖于石油资源的状况，各国积极开展了对原油、生物资源、煤和甲烷等原料制乙烯新工艺的研究开发，乙烯生产原料多样化的趋势日渐明朗。
对甲烷直接制乙烯技术———甲烷氧化偶联制乙烯和甲烷无氧催化制乙烯技术进行综述，并对其关键技术进行分析。
关键词：有机化学工程；甲烷；氧化偶联；无氧催化；乙烯ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８ １１４３．２０１５．０９．００３中图分类号：ＴＱ２２１．２１＋１；ＴＱ２２１．１＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ １１４３（２０１５）０９ ０６７４ ０３ＲｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｍｅｔｈａｎｅｔｏｅｔｈｙｌｅｎｅＨｅＪｉｕｃｈａｎｇ，ＨａｎＪｉｅ（ＳｈａａｎｘｉＹａｎｃｈａｎｇＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ７１００７５，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｐｅｔｒｏｌｅｕｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｃｏｕｎｔｒｉｅｓｈａｖｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｎｅｗｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅｓｗｉｔｈｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓｃｒｕｄｅｏｉｌ，ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｃｏａｌａｎｄｍｅｔｈａｎｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｍｅｔｈａｎｅｔｏｅｔｈｙｌｅｎｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｏｘｉｄａｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｎｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｖｅｃａｔａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｍｅｔｈａｎｅｔｏｅｔｈｙｌｅｎｅ，ｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｍｅｔｈａｎｅ；ｏｘｉｄａｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｎｏｎ ｏｘｉｄａｔｉｖｅｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８ １１４３．２０１５．０９．００３ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＱ２２１．２１＋１；ＴＱ２２１．１＋１ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００８ １１４３（２０１５）０９ ０６７４ ０３ 乙烯是基础有机化工原料，２０１４年，我国乙烯产能２０．７９Ｍｔ·ａ－１，产量１８．５０３Ｍｔ，自给率４９．５％。
甲烷制乙烯技术进展
专题综述
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甲烷制乙烯技术进展
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主要包括 氧 化 偶 联 法 和 无 氧 脱 氢 法& 一 步 法 制 备 乙烯技术 因 工 艺 流 程 短%潜 在 经 济 性 好!特 别 值 得 关注&
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甲烷催化转化为乙烯的反应机理研究
甲烷催化转化为乙烯的反应机理研究甲烷和乙烯是常见的烃化合物，它们在工业生产和日常生活中都具有重要的应用。
然而，由于甲烷较为稳定，常常需要进行催化反应才能转化为乙烯。
本文将探讨甲烷催化转化为乙烯的反应机理研究。
一、研究背景甲烷和乙烯的化学结构类似，都是碳氢化合物，但其化学性质却截然不同。
甲烷的化学性质非常稳定，在一定温度和压力下不易发生化学反应。
而乙烯的化学性质则比较活泼，容易与其他化合物发生反应。
然而，在某些情况下，需要将甲烷转化为乙烯。
比如，在石油化工行业中，乙烯是非常重要的原料之一，而甲烷则是较为充足的资源。
因此，寻找一种低成本、高效率的甲烷转化为乙烯的方法就变得非常重要。
二、主要研究内容在过去的几十年中，科学家们通过实验和理论计算，对甲烷催化转化为乙烯的反应机理进行了深入的研究。
目前已经发现了多种催化剂，如Ni、Pt、Pd、Rh等，具有将甲烷转化为乙烯的能力。
其中，以钯（Pd）为催化剂的反应机理最为清晰。
简单来说，钯催化剂在一定温度下能够将甲烷和碳氢化合物催化剂中的氢气分子捕获，形成甲烷中间体。
此时，甲烷分子变得更活跃，容易与其他化合物反应。
接下来，甲烷中间体与氢气分子在催化剂表面上发生反应，逐渐转化为乙烯和甲烷。
最终，乙烯和甲烷从催化剂表面上脱离，完成了甲烷转化为乙烯的过程。
三、研究意义研究甲烷转化为乙烯的反应机理有着重要的理论和实践意义。
从理论上来说，这一研究可以加深我们对甲烷的化学性质和反应特点的认识。
同时，通过研究催化剂的性质和表面结构等因素，可以揭示甲烷催化转化为乙烯的反应机理和规律，为类似化学反应的研究提供参考。
从实践应用上讲，甲烷转化为乙烯的反应机理研究能够为工业生产提供借鉴和指导。
通过寻找合适的催化剂和反应条件，能够降低甲烷转化为乙烯的能耗和成本，形成可持续的产业链。
同时，乙烯的广泛应用也能够为社会发展和经济增长注入新的活力。
四、研究展望虽然目前，甲烷催化转化为乙烯的反应机理已经得到了一定的研究成果，但仍有一些瓶颈和难点需要解决，比如催化剂的反应活性和稳定性、反应条件的优化等。
甲烷氧化偶联制乙烯工艺研究进展
甲烷氧化偶联制乙烯工艺研究进展李燕 诸林(西南石油学院化学化工学院,四川成都610500)摘要 甲烷氧化偶联(OC M )途径是通过一步法获取乙烯,是现有乙烯生产中最为简捷的工艺。
本文综述了该工艺催化剂系统、反应机理、工艺开发研究的新进展,并探讨了OC M 过程面临的关键问题有催化剂的选择、反应器和反应流程的设计和反应温度的控制。
关键词 甲烷氧化偶联 乙烯 催化剂收稿日期:2004-11-23作者简介:李燕(1982～),女,硕士生,诸林(1965～),男,教授,从事天然气加工的教学和科研工作。
Development on T echnology of the OxidativeCoupling of Methane to E thyleneLi Y an Zhu Lin(Department of Chemistry and Chemical Engineering of S outhwest Petroleum Institute ,Sichuan Chengdu ,610500)Abstract The approach of OC M gains ethylene through one step ,which is sim plest and directest in producing ethylene nowadays.The new researches on catalytic system ,reaction mechanism and technological development were reviewed.The key problems during the industralization of OC M process such as choose of ctalyzer ,the design of reactor and technical pro 2cess ,control of the tem perature were discussed.K ey w ords oxidative coupling of methane ethylene catalyst 现代工业三大能源:煤、石油、天然气中,天然气占有十分重要的地位。
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甲烷一步法制乙烯技术进展
甲烷一步法制乙烯技术进展2017-01-16 长兴岛石化市场长兴岛石化市场微信号changxingdao01 功能介绍注册成品油贸易公司，执照经营范围给予汽柴油城镇燃气危险品等经营范围，可开具发票，注册成品油公司，文杰很专业
作为基础工业原料，乙烯在石化工业中占有重要地位，乙烯产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。
除北美和中东，世界上包括我国在内的大部分国家和地区以石脑油为原料，采用蒸汽裂解法制乙烯。
该方法不仅耗能高、排放温室气体多、成本高，而且由于原料来自于石油，还需要挤占宝贵的石油资源。
乙烯是一个非常大的市场，每年约3300亿英磅,相当于每年2000多亿美元的市场，是有价值的商品化二碳化学品，它可齐聚成为运输燃料。
乙烯可进行二个、四个、六个、八个分子齐聚，或者一百万个分子可成为聚乙烯，50万个分子就变成芳纶等等。
今天，乙烯分子来自于油，是通过称之为蒸汽裂解的过程制取的。
这是化工行业大的能源消费用户和大的CO2产生源，因为其是吸热反应。
为了从石脑油制取乙烯，要与800摄氏度的过热蒸汽相混合，并基本上采用物理力量来打断碳-碳键。
这是一种强固的技术，必须以石油消耗为
代价，要由燃烧才能得到大量热量，以有利于吸热化学的进行，有关其能源足迹，生产1Kg的聚乙烯要产生2Kg的CO2。
天然气(主要成分是甲烷)制乙烯的路线分直接法和间接法两种。
相比间接法冗长繁琐的过程，直接法只需一步即可将甲烷转化成乙烯，具有很高的经济价值，非常具有吸引力。
经化学化工界30多年的努力终于变成现实—储量丰富、价格低廉的天然气可直接转化为世界上大宗的化工基础原料乙烯。
甲烷是丰富的，因为它是天然气的主要成份，世界上许多地方都有大量的天然气储藏。
然而，将甲烷偶联制取乙烯的工艺仍然需要革新，采用现在催化剂技术的乙烯产率还不足以使该工艺能合理地商业化推行。
甲烷直接制化学品转化工艺要达到经济上合理，将还需要推进催化剂、工艺过程和分离的进步。
为减少石油依赖，各国开展以主要成分为甲烷的天然气制烯烃的研究。
天然气制乙烯的路线分直接法和间接法两种。
相比间接法冗长烦琐的过程，直接法只需一步即可将甲烷转化成乙烯，具有很高的经济价值，非常具有吸引力。
但由于甲烷的选择活化和定向转化是世界级难题，被誉为整个化学界的“圣杯”，因而从上世纪80年代至本世纪初，学界始终没能开发出工业可行的甲烷直接制乙烯工艺。
陶氏化学公司的启动计划涵盖了几种替代原料制化学品路线，包括合成气路线。
从合成气生产烯烃业已开发出来，但投资密集。
避开合成
气，从甲烷直接转化为烯烃作为工业目标提出已有几年时间。
人们正在进一步开发以使其在技术上可行，通过可行的工艺过程使甲烷偶联以制取乙烯，对开发偏远天然气资源将具有重大优点。
陶氏化学公司期望在今后10年内开发出甲烷转化制取乙烯工艺。
被称之为甲烷氧化耦合(OCM)的反应是石化工业一直试图在开发已达30余年的路线，但传统的催化剂技术的缺陷使其不可能达到经济上的可行性。
工业上可行的OCM方法探索了好几十年，但过去的努力均未成功，这是由于使甲烷活化需要的高温降低了反应的选择性。
采用以前研究过的许多催化剂，甲基自由基团在转化为所需的乙烯产品之前，就滞留在催化剂表面，通常是非选择性地氧化为CO2。
而采用多相和均相催化剂用于甲烷氧化耦合(OCM)已取得了一些成功，但没有实现商业化，这是因为热动力学、选择性的反应性及产率还不够高，以致于尚不经济。
据锡卢里亚公司估计，该公司开发的这一技术可望使石化行业在原材料及操作成本上节省数百亿美元/年。
天然气资源在继续增长，而世界上可获得的石油供应正在变得越来越昂贵。
虽然天然气中的甲烷将继续扮演一个重要的角色，作为清洁燃烧替代煤炭用于发电，其丰度（为天然气中的乙烷?10倍以上）和价格（为乙烷价格的一半左右）带动了宽范围应用的努力，以直接利用甲烷作为原料生产乙烯和其他化学品，而不是使它作为燃料燃
烧。
如果成功的话，可能使乙烯直接从甲烷生产在商业上成为可行的方式，这可望成为化学工业和石油工业的一个分水岭。
不少公司都在进行使甲烷制乙烯技术走向商业化的研发，包括雪佛龙、埃克森美孚、壳牌和BP都持有甲烷制乙烯技术广泛的专利组合，几个大型化工企业也在这方面有一些知识产权（巴斯夫公司，路博润公司，沙特基础工业公司，GE公司，霍尼韦尔公司等）。
对甲烷氧化偶联（OCM）感兴趣的还有波兰国家研究实验室化肥研究所。
突破的关键在催化剂。
2010年，锡卢里亚公司创造性地使用生物模板精确合成纳米线催化剂，使用高通量技术从大量备选催化剂中筛选出合适的元素组成，开发出工业可行的甲烷直接制成乙烯催化剂。
该催化剂可在低于传统蒸汽裂解法操作温度200℃～300℃的情况下，在5～10个大气压下，高效催化甲烷转化成乙烯，活性是传统催化剂的100倍以上。
锡卢里亚公司设计的反应器分为两部分，一部分用于将甲烷转化成乙烯和乙烷，另一部分用于将副产物乙烷裂解成乙烯，裂解反应所需的热量来自甲烷转化反应放出的热量。
这种设计使反应器的给料既可以是天然气也可能是乙烷，同时大化地节约了能源。
研究指出，基于纳米技术的途径合成的催化剂将天然气转化为乙烯，可望成为原油蒸汽裂解的替代方案。
美国锡卢里亚技术（SiluriaTechnologies）公司于2010年12月10日宣布，
开发出一种合成方法，该方法可调整催化剂表面的形态学，从而可在低温下使甲烷氧化耦联(OCM)反应具有高的性能。
采用工业化学范畴的合成分子生物学，锡卢里亚公司的催化剂合成过程，系在遗传改性的噬菌体（细菌引发的病毒）表面使用蛋白质，作为催化剂材料不断增长的纳米线晶核形成的活性中心，通过在工程化生物学模板上使催化剂纳米线增长，锡卢里亚公司可得到特定的结晶体结构和表面形态学，而不会形成该材料的常规结晶。
继而，新的结晶结构可使具有独特性质的催化剂活性中心增多，这种独特性质对经济可行的OCM过程所需的选择性和产率是至关重要的。
这种催化剂材料是专有的含有过渡金属的金属氧化物，它的设计应用可与现有的石化工业基础设施相匹配。
锡卢里亚公司已开发出有宽范围结晶结构的化合物库，并且试验了它们在催化OCM反应中的表现。
锡卢里亚公司开发的天然气直接制乙烯工艺(新路线)的技术优势，主要体现在五个方面：与传统的石脑油裂解制乙烯相比，成本低、温室气体排放少、节能、经济价值高；乙烯可进一步转化为液体燃料，进一步提高了整条路线的经济价值；原料要求不苛刻，甲烷可来自天然气也可来自生物质，氧源可以是纯氧也可以是富氧空气、压缩空气等；能利用已有的乙烯生产装置和回收设备，改造成本低；对于天然气资源丰富国家，具有重要战略价值。
除了对烯烃工业的影
响，新路线还将影响包括汽油、柴油和航空燃油在内的液体燃料生产。
锡卢里亚公司同时开发了乙烯制液体燃料技术，这意味着多了一条从天然气出发制液体燃料的路线，与前基于费托合成法的路线相比，锡卢里亚公司的这条路线不需要经过高耗能的费托合成，仅投资成本便可节省25%～30%。
目开发天然气直接制乙烯已初获成果的公司还有：美国西北大学和弗吉尼亚大学的天然气制乙烯研究、合成燃料公司将天然气转化为乙炔再转化成乙烯的研究、美国霍尼韦尔国际公司开发从天然气甲烷生产乙烯技术以及我国大连化物所甲烷高效转化研究。
天然气直接制乙烯新路线的开发成功或将给传统以石油为原料的乙烯行业带来重大变革。
建议我国借鉴“十二五”规划甲醇制烯烃发展的成功经验，将天然气直接制乙烯研究列入国家“十三五”有关发展规划中。
组织研究机构与石化企业开展研发合作，推动基础研究成果尽快转化为工业化生产，破解乙烯行业当前的原料来源瓶颈，并降低生产成本，增强我国乙烯行业及下游产业的竞争力。
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