[发明专利]用于氧化偶合的汽相调节剂

说明书

本发明是通过由能源部鉴订的DE-AC22-87PC79817合同，在美国政府支持下完成的，美国政府对该发明享有一定的权利。

本发明是有关将较低分子量的烷烃氧化偶合成具有较高分子量烃的方法。

人们在寻找将低分子量烷烃例如甲烷转化为具有更大价值的较高分子量烃的方法。提出的转化低分子量烷烃的一种方法是利用氧化偶合。例如，G.E.Keller和M.M.Bhasin在Journal  of  Cataly-sis，V.73，P9至19（1982）中揭示了甲烷可被转化为，例如乙烯。Keller等人的上述刊物先于许多研究工作者在基本专利和公开文献上对于氧化偶合低级烷烃的方法和用于该方法的催化剂的揭示。

为了使氧化偶合方法在商业上具有吸引力，该方法应能提供使低级烷烃以令人满意的转化速率，高选择性地转化为被寻求的较高分子量的烃。

两种通常的氧化偶合方法是序列的或脉冲的方法和共进料（cofeed）的方法。序列方法的特点在于含氧气体和含烷烃气体交替循环与催化剂接触。这些方法特别对较高分子量的烃提供高的选择性，但是，该方法的缺点是循环催化剂周围介质操作复杂，有产生不太符合要求的较高分子量的产物的倾向，并且在催化剂上有碳质沉积物形成，因此 需要再生催化剂。因此，从操作的观点考虑，共进料法即把含氧物质和烷烃同时送入含催化剂的反应区的方法是更符合要求的。

为了使共进料法在商业上具有吸引力，尤其对生产大量化学制品如乙烯和乙烷（C₂类），由烷烃向较高分子量烃的转化率应是高的，而且是有选择性的（不同于燃烧产物如二氧化碳和一氧化碳）。

氧化偶合可在没有催化剂存在的条件下发生，并可在均相中发生使氧与较低级烷烃转化为碳的氧化物（主要是一氧化碳）和较高级的烃。该反应在高温下，通常是在高于600℃的温度下开始进行。为了促进较低级烷烃向较高级烃的转化并提高其选择性，使用了催化剂。认为多相反应发生在催化剂表面。

很多研究工作者研究了氧化偶合发生的机制。可参阅下述文章：例如，Campbell等人的“甲烷部分催化氧化过程中甲基游离基的汽相偶合”，J.Am.Chem.Soc.，Vol.109，7900（1987）;Hutchings等人的“汽相反应在甲烷选择氧化中的作用”，J.Chem.Soc.，Chem.Comm.，253（1988）;Otsuka等人的“通过CH₄在带有碱性氯化物的过渡金属氧化物上的部分氧化合成C₂H₄”，Studies in Surface Science & Catalysis：＃36 Methane Conversion Symp.，Auckland，New Zealand（1987）;Yates等人的“在研究甲烷氧化脱氢中空反应器的调整”，J.Catal.，Vol.111（1988）;Driscoll等人的“在所选择的氧化催化剂上甲烷、乙烷、乙烯和丙烯反应时汽相游离基的形成”，J.Phys.Chem.，Vol.89，4415（1985）;Driscoll等人的“在Li/MgO上汽相甲基游离基的生成”，in Che，et al.，eds.，Adsorption & Catalysis on Oxide Surfaces，Elsevier Science Publishers B.V.，Amsterdam（1985）;Hatano等人的“掺杂有碱金属 的过渡金属氧化物对甲烷氧化偶合的活性”，Inorg.Chim.Acta，Vol.146，243（1988）;Minachev等人的“甲烷的氧化偶合”，Russian Chem.Reviews，Vol.57，221（1988）;Shigapov等人的“在CaO-CaCl₂催化剂上甲烷氧化转化为C₂化合物的特性”，React.Kinet.Catal.Lett.，Vol.37，397（1988）;Burch等人的“甲烷氧化偶合催化剂的比较研究”，Appl.Catal.，Vol.43，105（1988），Martin等人的“甲烷的氧化转化和氧化物上的C₂烃：均相与多相方法之比较”，Appl.Catal.，Vol.47，287（1989）;Lane等人的“通过氧化偶合甲烷的用途”，J.Catal.，Vol.113，114（1988）和Asami等人的“加压下甲烷的汽相氧化偶合”，Energy & fuels，Vol.2，574（1988）。