[发明专利]芳香族烃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及其中甲烷是主要成分的天然气、生物气和甲烷水合物的高度利用。它尤其涉及用于从例如甲烷、乙烷、丙烷等的低级烃高效地制备芳香族烃和高纯度氢气的催化化学转化技术，所述芳香族烃中，作为化学产品如塑料的原料的苯和萘类为主要成分。

背景技术

天然气、生物气和甲烷水合物被视为作为全球变暖对策最高效的能源，且对其利用技术的关注正在增加。利用其清洁性的甲烷资源作为下一代新型有机资源和用于燃料电池的氢资源而引起注目。

作为由甲烷制备氢气和芳香族烃如苯的方法，已知的一种是其中在催化剂的存在下使甲烷反应，如非专利文献1。作为基于此的催化剂，在ZSM-5上负载钼据说是有效的。

然而，即使在使用这些催化剂的情形中，具有大量析出碳和甲烷转化率低的问题。

为了改善上述常规技术，周期性地和交替地切换作为芳香族烃的原料气体（反应气体）的低级烃和作为用于保持催化活性或使催化活性再生的气体（再生气体）的含氢气体或氢气，以进行与催化剂的接触反应（例如，专利文献1）。以这种方式，通过将原料气体和催化剂再生气体交替以保持催化反应进行催化接触反应，同时抑制催化剂随时间的劣化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2003-26613号

专利文献2：日本专利申请公开平成11-79702号

非专利文献

非专利文献1：JOURNAL OF CATALYSIS,1997,第165卷，第150-161页

发明内容

如上所述，通过周期性地和交替地切换反应气体和再生气体进行催化接触反应，可以在保持催化剂的活性的同时，连续地进行芳香族烃制备反应。

在专利文献1中描述的芳香族烃的制备方法中，为了防止难以去除的催化反应过程中积聚在催化剂上的结炭，通过预先向反应气体中加入百分之几的氢气将催化活性长时间地保持。

从低级烃制备芳香族烃和氢气的反应是如式（1）中所示的平衡反应。因此，在通过添加氢气抑制结炭的情形中，苯生成反应被平衡移动抑制。另一方面，在不向反应气体中添加氢气的情形中，芳香族烃收率提高，但结炭的形成也变得剧烈以致于催化剂在短时间内劣化。

随着催化剂劣化程度的进展，通过催化剂再生反应待除去的结炭的量因此增加更多。因此，催化剂再生反应所需要的时间延长。

因此，在芳香族烃的制备方法中，当通过进行低级烃与催化剂的接触反应制备芳香族烃时，要求通过控制催化反应时间和催化剂再生反应时间之间的平衡稳定地制备芳香族烃。

在通过使反应步骤和将该反应步骤中使用的催化剂再生的再生步骤重复来制备芳香族烃的方法中，所述反应步骤通过进行低级烃与催化剂的接触反应以获得芳香族烃，用于解决上述任务的本发明的芳香族烃的制备方法的特征在于，在所述反应步骤过程中将在所述反应步骤中生成的芳香族烃的收率计算两次或更多次，这些计算的收率中，将一个收率设定为标准，基于相对于该标准的所述计算的收率的变化，改变所述再生步骤的再生时间。

此外，本发明的芳香族烃的制备方法的特征在于，在芳香族烃制备方法中，在收率的变化中设定阈值，以及当收率的变化低于该阈值时，将所述再生步骤的再生时间延长。

此外，本发明的芳香族烃的制备方法的特征在于，在芳香族烃制备方法中，当收率的变化连续低于该阈值时，将所述再生步骤的再生时间延长。

此外，本发明的芳香族烃的制备方法的特征在于，在芳香族烃制备方法中，基于每单位时间的收率变化，将所述再生步骤的再生时间延长。

此外，本发明的芳香族烃的制备方法的特征在于，在每单位时间的变化中设定阈值，并且，当每单位时间的变化低于该阈值时，将所述再生步骤的再生时间延长。

附图说明

图1是用于根据本发明的实施方式的芳香族化合物的制备方法中的固定床流过式反应装置的示意性剖面图；

图2是示出在催化反应连续进行的情形中苯收率和收率的变化率随着时间变化的图；

图3是示出在催化反应连续进行的情形中苯收率的变化率和苯收率变化的图；

图4是用于根据本发明的实施方式的芳香族化合物的制备方法中的芳香族烃制备装置的示意图；

图5是示出在催化反应和催化剂再生反应交替进行的情形中苯收率随时间变化的图；

图6是示出在催化反应和催化剂再生反应交替进行的情形中苯收率的变化随时间变化的图；和