周明川

(中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 266071)

0 前言

目前天然气直接制乙烯工艺取得一定的突破性进展，主要以氧化偶联技术为主，国外已进行商业化，国内也陆续进入中试或工业化，由于氧与可燃气的参与，气相燃爆与高温一直是工程化研究的重点。无氧偶联技术相对安全，但仍处在实验室开发阶段，目前依托等离子体技术进行无氧偶联过程逐渐受到专家学者的关注。

1 氧化偶联技术

1.1 国外工艺

甲烷氧化偶联(OCM)技术通过CH4和O2在高温催化剂上反应生成初级产物C2H6和二级产物C2H4。CH4和C2H4都可能转化为CO2，因此C2H4和C2H6(C2产品)的单程产率被限制在25%左右。

1.1.1Siluria工艺

Siluria公司与林德公司共同开发将甲烷转化为乙烯的氧化偶联过程。这项技术采用纳米线催化剂，可从低成本的甲烷中生产乙烯。该工艺反应条件相对温和，反应温度为500～700 ℃，较裂解反应温度低200～300 ℃，反应压力接近常压，工艺流程见图1。

图1 Siluria工艺流程

1.1.2REDOX工艺

美国Arco公司提出REDOX工艺制备液体燃料[1]，采用挡板流化床反应器[2]，通过在反应器内设置冷却盘管可以移走反应热，对于天然气氧化过程的强放热反应，有明显作用。反应器采用2～4个并列，同时与进料分配器和再生器形成反应再生系统。在此过程中，天然气与空气并不直接接触，天然气存在于反应系统，而空气则从再生系统进入活化催化剂，因此避免了天然气与空气混合存在燃爆风险。采用Li-B-Mg-MnO2催化剂，在850 ℃进行偶联反应，甲烷单程转化率为25%，C2烃(烷烃+烯烃)选择性为75%，收率18.8%，在流化床中评价催化剂，寿命达到6个月，具有良好的耐热和耐磨性能，目前已经完成中试，具备工业化条件。……