JP7109254B2 - Reactor and method for producing olefin - Google Patents
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Description
本開示は、反応器及びオレフィンの製造方法に関する。 The present disclosure relates to reactors and processes for producing olefins.
天然ガス等のメタンを含むガスを用いた部分酸化カップリング反応(Oxidative Coupling of Methane。以下OCM反応という)により、オレフィンを製造する技術が知られている。特許文献1には、メタンと水蒸気と酸素とをガス流れ方向で同じ位置からOCM反応の触媒(OCM触媒)に導入し、オレフィンを製造することが記載されている(特に図2参照)。また、OCM触媒の外側であって上記ガス流れの下流側において、炭素数2以上の炭化水素が供給されることが記載されている。
BACKGROUND ART Techniques for producing olefins by Oxidative Coupling of Methane (hereinafter referred to as OCM reaction) using a gas containing methane such as natural gas are known.
ところで、本発明者らが検討したところ、上記特許文献1に記載の技術では、オレフィンの選択率に依然として改善の余地があることがわかった。即ち、特許文献1に記載の技術では、二酸化炭素等の炭素酸化物の副生量が依然多く、エチレン等のオレフィンの選択率をさらに高めることが可能なことがわかった。
By the way, the present inventors have studied and found that the technique described in
本開示の少なくとも一実施形態は、従来よりもオレフィンの選択率を向上可能な反応器及びオレフィンの製造方法を提供することを目的とする。 An object of at least one embodiment of the present disclosure is to provide a reactor capable of improving the selectivity of olefins and a method for producing olefins.
(1)本開示の一実施形態に係る反応器は、
メタンを含む第1ガスから部分酸化カップリング触媒を用いてオレフィンを製造するための反応器であって、
筐体と、
前記筐体の内部に配置される触媒容器であって、前記部分酸化カップリング触媒により構成される触媒層を内部に有する触媒容器と、
前記触媒容器に形成された第1導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に前記第1ガスを導入するための第1ガス導入流路と、
前記触媒容器に形成された第2導入部であって前記第1導入部とは異なる位置に形成された第2導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に水蒸気及び酸素を含む第2ガスを導入するための第2ガス導入流路と、
を備え、
前記第1ガスと前記第2ガスとは別々に前記触媒容器の内部に導入されることを特徴とする。
(1) A reactor according to an embodiment of the present disclosure,
A reactor for producing olefins from a first gas containing methane using a partial oxidation coupling catalyst,
a housing;
a catalyst container disposed inside the housing, the catalyst container having therein a catalyst layer composed of the partial oxidation coupling catalyst;
a first gas introduction passage for introducing the first gas from the outside of the housing into the interior of the catalyst container through a first introduction portion formed in the catalyst container;
Vapor and oxygen are introduced into the catalyst container from the outside of the housing through a second introduction portion formed in the catalyst container at a position different from the first introduction portion. a second gas introduction channel for introducing a second gas containing
with
The first gas and the second gas are separately introduced into the catalyst container .
上記(1)によれば、第2導入部から導入された水蒸気及び酸素からヒドロキシラジカルを生成できる。これにより、生成したヒドロキシラジカルを用いてメタンをメチルラジカルとして活性化させ、当該メチルラジカルがカップリングすることでエタンを生成し、さらに脱水素反応によりエチレンを生成でき、従来よりもオレフィンの選択率を向上できる。 According to the above (1), hydroxyl radicals can be generated from the water vapor and oxygen introduced from the second inlet. As a result, the generated hydroxyl radical is used to activate methane as a methyl radical, the methyl radical is coupled to generate ethane, and the dehydrogenation reaction can generate ethylene, resulting in a higher olefin selectivity than before. can be improved.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記触媒容器には、前記触媒層において製造された前記オレフィンを排出するための排出部が形成され、
前記第1導入部は、前記第2導入部から前記排出部に向かうガス流れに対して、前記第1ガスを合流させるように配置される
ことを特徴とする。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The catalyst container is formed with a discharge part for discharging the olefin produced in the catalyst layer,
The first introduction section is arranged so as to join the first gas with a gas flow from the second introduction section toward the discharge section.
上記(2)によれば、第2導入部から導入された水蒸気及び酸素から生成したヒドロキシラジカルに対して、メタンを含む第1ガスを合流できる。これにより、生成したヒドロキシラジカルとメタンとからメチルラジカルを生成でき、エタン及びエチレンを生成させ易くできる。 According to (2) above, the first gas containing methane can join the hydroxyl radicals generated from the water vapor and oxygen introduced from the second inlet. This makes it possible to generate methyl radicals from the generated hydroxy radicals and methane, thereby facilitating the generation of ethane and ethylene.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記第1ガス導入流路、又は前記第2ガス導入流路の一方は、前記筐体の内面と前記触媒容器の外面との間に画定される内部空間によって形成され、
前記第1ガス導入流路、又は前記第2ガス導入流路の他方は、前記筐体の前記内面から前記触媒容器の前記外面に亘って前記内部空間内を延在する導入管の内部に形成される
ことを特徴とする。
(3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2) above,
one of the first gas introduction channel and the second gas introduction channel is formed by an internal space defined between the inner surface of the housing and the outer surface of the catalyst container;
The other of the first gas introduction channel and the second gas introduction channel is formed inside an introduction pipe extending in the internal space from the inner surface of the housing to the outer surface of the catalyst container. It is characterized by being
上記(3)によれば、上記内部空間に導入されたガスを触媒層の全体に行き渡らせ易くできる。これにより、局所的な反応を抑制でき、触媒層における反応の偏りを抑制できる。 According to (3) above, the gas introduced into the internal space can be easily distributed throughout the catalyst layer. As a result, local reactions can be suppressed, and uneven reaction in the catalyst layer can be suppressed.
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)の構成において、
前記第2ガス導入流路は、前記筐体の内面と前記触媒容器の外面との間に画定される内部空間によって形成され、
前記第1ガス導入流路は、前記筐体の前記内面から前記触媒容器の前記外面に亘って前記内部空間内を延在する導入管の内部に形成される
ことを特徴とする。
(4) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
the second gas introduction channel is formed by an internal space defined between the inner surface of the housing and the outer surface of the catalyst container;
The first gas introduction channel is formed inside an introduction pipe extending in the internal space from the inner surface of the housing to the outer surface of the catalyst container.
上記(4)によれば、水蒸気及び酸素を含む第2ガスを触媒層の全体に行き渡らせ易くできる。これにより、反応性が高いヒドロキシラジカルを触媒層の全体で生成し易くでき、触媒層の全体において、メタンとの反応を生じ易くできる。 According to (4) above, the second gas containing water vapor and oxygen can be easily spread over the entire catalyst layer. As a result, it is possible to easily generate hydroxyl radicals having high reactivity in the entire catalyst layer, and to facilitate reaction with methane in the entire catalyst layer.
(5)幾つかの実施形態では、上記(3)又は(4)の構成において、
前記触媒容器には、前記触媒層において製造された前記オレフィンを排出するための排出部が形成され、
前記触媒容器は、第1壁面と、前記第1壁面と対面する位置に形成された第2壁面と、前記第1壁面と前記第2壁面とを接続する側壁面とを含み、
前記第1導入部は、前記第1壁面に形成され、
前記第2導入部は、前記側壁面に形成され、
前記排出部は、前記第2壁面に形成される
ことを特徴とする。
(5) In some embodiments, in the configuration of (3) or (4) above,
The catalyst container is formed with a discharge part for discharging the olefin produced in the catalyst layer,
The catalyst container includes a first wall surface, a second wall surface facing the first wall surface, and a side wall surface connecting the first wall surface and the second wall surface,
The first introduction portion is formed on the first wall surface,
The second introduction portion is formed on the side wall surface,
The discharge part is formed on the second wall surface.
上記(5)によれば、触媒層において、第1壁面から第2壁面に流れるガスに対して、側方からガスを接触できる。これにより、第1ガスと第2ガスとの接触を促して、オレフィンの生成を促すことができる。 According to (5) above, in the catalyst layer, the gas can come into contact with the gas flowing from the first wall surface to the second wall surface from the side. Thereby, the contact between the first gas and the second gas can be promoted, and the production of olefin can be promoted.
(6)幾つかの実施形態では、上記(3)又は(4)の構成において、
前記触媒容器には、前記触媒層において製造された前記オレフィンを排出するための排出部が形成され、
前記触媒容器は、
第1壁面と、
前記第1壁面と対面する位置に形成された第2壁面と、
前記第1壁面と前記第2壁面とを接続する側壁面と、
前記触媒層において製造された前記オレフィンを排出するための排出流路であって、第1壁面と第2壁面との間に延在して前記排出部に接続する排出流路を形成するための排出流路形成部材を含み、
前記第1導入部及び前記排出部は、前記第1壁面に形成され、
前記第2導入部は、前記側壁面に形成される
ことを特徴とする。
(6) In some embodiments, in the configuration of (3) or (4) above,
The catalyst container is formed with a discharge part for discharging the olefin produced in the catalyst layer,
The catalyst container is
a first wall surface;
a second wall surface formed at a position facing the first wall surface;
a side wall surface connecting the first wall surface and the second wall surface;
a discharge channel for discharging the olefin produced in the catalyst layer, the discharge channel extending between a first wall surface and a second wall surface and connecting to the discharge part; including a discharge channel forming member,
The first introduction part and the discharge part are formed on the first wall surface,
The second introducing portion is formed on the side wall surface.
上記(6)によれば、触媒層で製造されたオレフィンが有する熱を触媒層に付与できる。これにより、触媒層を加熱できる。 According to (6) above, the heat of the olefin produced in the catalyst layer can be applied to the catalyst layer. Thereby, the catalyst layer can be heated.
(7)幾つかの実施形態では、上記(5)又は(6)の構成において、
前記第1ガス導入流路は、
前記触媒容器の前記第1壁面に形成された第1主導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に前記第1ガスを導入するための第1ガス導入主流路と、
前記触媒容器の前記側壁面に形成された第1副導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に前記第1ガスを導入するための第1ガス導入副流路と、を備える
ことを特徴とする。
(7) In some embodiments, in the configuration of (5) or (6) above,
The first gas introduction channel is
a first gas introduction main flow path for introducing the first gas from the outside of the housing into the interior of the catalyst container through a first main introduction portion formed on the first wall surface of the catalyst container;
a first gas introduction sub-flow path for introducing the first gas from the outside of the housing into the interior of the catalyst container through a first sub-introduction portion formed on the side wall surface of the catalyst container; characterized by comprising
上記(7)によれば、メタンを含む第1ガスを複数の場所で触媒層に導入できる。これにより、触媒層での反応むらを抑制できる。 According to (7) above, the first gas containing methane can be introduced into the catalyst layer at a plurality of locations. Thereby, reaction unevenness in the catalyst layer can be suppressed.
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)~(7)の何れか1の構成において、
前記反応器は、前記触媒層を貫通するように配置された、加熱用ガスが流れる加熱管をさらに備える
ことを特徴とする。
(8) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (7) above,
The reactor further includes a heating pipe through which a heating gas flows, which is arranged so as to penetrate the catalyst layer.
上記(8)によれば、加熱用ガスにより触媒層を加熱できる。これにより、オレフィンの製造量を増加できる。 According to (8) above, the catalyst layer can be heated by the heating gas. Thereby, the production amount of olefin can be increased.
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)~(8)の何れか1の構成において、
前記部分酸化カップリング触媒は、アルカリ金属を含む
ことを特徴とする。
(9) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (8) above,
The partial oxidation coupling catalyst is characterized by containing an alkali metal.
上記(9)の構成によれば、アルカリ金属の酸化物及び過酸化水素を中間体として生成でき、ヒドロキシルラジカルを生成させ易くできる。 According to the above configuration (9), an alkali metal oxide and hydrogen peroxide can be produced as intermediates, making it easier to produce hydroxyl radicals.
(10)幾つかの実施形態では、上記(1)~(9)の何れか1の構成において、
前記第2ガスはメタンを含み、
前記第2ガスにおいて、前記第2ガスに含まれる酸素に対するメタンのモル比は0.01以上0.05以下である
ことを特徴とする。
(10) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (9) above,
the second gas includes methane;
In the second gas, the molar ratio of methane to oxygen contained in the second gas is 0.01 or more and 0.05 or less.
上記(10)の構成によれば、補助的に供給されたメタンを燃焼させて、触媒層の温度を速やかに上昇できる。これにより、部分酸化カップリング反応を促進して、触媒効率を高めることができる。 According to the configuration (10) above, the auxiliary supplied methane can be burned to quickly raise the temperature of the catalyst layer. Thereby, the partial oxidation coupling reaction can be promoted and the catalytic efficiency can be improved.
(11)本開示の一実施形態に係るオレフィンの製造方法は、
メタンを含む第1ガスから部分酸化カップリング触媒を用いてオレフィンを製造する方法であって、
筐体の内部に配置される触媒容器であって、前記部分酸化カップリング触媒により構成される触媒層を内部に有する触媒容器に対し、前記第1ガス、又は水蒸気及び酸素を含む第2ガスのうちの一方のガスを導入する第1導入ステップと、
前記触媒容器に対し、前記一方のガスの導入部とは異なる位置で、前記第1ガス又は前記第2ガスのうちの他方のガスを導入する第2導入ステップと、
を含み、
前記第1ガスと前記第2ガスとは別々に前記触媒容器の内部に導入されることを特徴とする。
(11) A method for producing an olefin according to an embodiment of the present disclosure,
A method for producing an olefin from a first gas containing methane using a partial oxidation coupling catalyst, comprising:
The first gas or the second gas containing water vapor and oxygen is supplied to a catalyst container arranged inside a housing, the catalyst container having a catalyst layer composed of the partial oxidation coupling catalyst inside. a first introduction step of introducing one of the gases;
a second introduction step of introducing the other of the first gas and the second gas into the catalyst container at a position different from the introduction part of the one gas;
including
The first gas and the second gas are separately introduced into the catalyst container .
上記(11)の構成によれば、第2ガスに含まれる水蒸気及び酸素からヒドロキシラジカルを生成できる。これにより、生成したヒドロキシラジカルを用いてエチレンを生成でき、従来よりもオレフィンの選択率を向上できる。 According to the configuration (11) above, it is possible to generate hydroxyl radicals from water vapor and oxygen contained in the second gas. As a result, ethylene can be produced using the produced hydroxy radicals, and the olefin selectivity can be improved more than before.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、従来よりもオレフィンの選択率を向上可能な反応器及びオレフィンの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to at least one embodiment of this invention, the reactor which can improve the selectivity of an olefin more than before, and the manufacturing method of an olefin can be provided.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、2つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。 Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the contents described as embodiments or the contents described in the drawings below are merely examples, and can be arbitrarily changed and implemented without departing from the scope of the present invention. Moreover, each embodiment can be implemented by combining two or more arbitrarily. Furthermore, in each embodiment, common members are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted for simplification of description.
また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In addition, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as embodiments or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
図1は、本発明の第1実施形態に係る反応器100の断面図である。反応器100は、メタンを含む第1ガスから部分酸化カップリング触媒(OCM触媒)を用いてオレフィンを製造するためのものである。反応器100は、筐体1と、触媒容器25と、第1ガス導入流路32と、第2ガス導入流路33とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
これらのうち、触媒容器25は、筐体1の内部に配置されるものであって、OCM触媒により構成される触媒層21を内部に有するものである。触媒容器25は、図示しない支持部材によって筐体1に支持される。触媒層21は、例えば円柱状に構成される。
Among these, the
OCM触媒は、メタンの部分酸化カップリング反応によりオレフィンを製造できる触媒であれば任意であるが、OCM触媒はアルカリ金属を含むことが好ましい。アルカリ金属を含むOCM触媒を使用することで、アルカリ金属の酸化物及び過酸化水素を中間体として生成でき、ヒドロキシルラジカル(後記する)を生成させ易くできる。アルカリ金属としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等であり、中でもナトリウム、カリウムが好ましく、特にナトリウムが好ましい。OCM触媒の具体例としては、例えば、Mn/Na2WO4/SiO2触媒が挙げられる。また、OCM反応の反応温度は、例えば800℃~1100℃とすることができる。 Any OCM catalyst can be used as long as it can produce an olefin by a partial oxidation coupling reaction of methane, but the OCM catalyst preferably contains an alkali metal. By using an OCM catalyst containing an alkali metal, an oxide of an alkali metal and hydrogen peroxide can be produced as intermediates, facilitating the production of hydroxyl radicals (described below). Alkali metals include, for example, sodium, potassium, lithium, etc. Among them, sodium and potassium are preferred, and sodium is particularly preferred. Specific examples of OCM catalysts include, for example, Mn/Na 2 WO 4 /SiO 2 catalysts. Also, the reaction temperature of the OCM reaction can be, for example, 800.degree. C. to 1100.degree.
また、触媒容器25には、触媒層21において製造されたオレフィンを排出するための排出部27が形成される。そして、触媒容器25は、第1壁面22と、第1壁面22と対面する位置に形成された第2壁面23と、第1壁面22と第2壁面23とを接続する側壁面24とを含む。これらのうち、第1壁面22及び第2壁面23は平板であり、側壁面24は例えば環状に形成された多孔板である。従って、触媒容器25は、上下面を閉塞し、側壁面に孔を有する筒状に形成される。
Also, the
第1ガス導入流路32は、触媒容器25の第1壁面22に形成された第1導入部26を介して、筐体1の外部から触媒容器25の内部に第1ガスを導入するためのものである。第1導入部26は例えば多孔板である。第1ガス導入流路32は、筐体1の内面から触媒容器25の外面に亘って、筐体1の内面と触媒容器25の外面との間に画定される内部空間31内を延在する導入管11の内部に形成される。第1ガス導入流路32に流す第1ガスは、供給口2を通じて第1ガス導入流路32に入る。なお、第1ガスは、例えば天然ガス、メタン発酵ガス等である。また、第1ガスの圧力は、例えば0MPaより大きく、好ましくは0.5MPa以上、また、上限として例えば1MPa以下である。
The first
第2ガス導入流路33は、触媒容器25の側壁面24に形成された第2導入部28であって第1導入部26とは異なる位置に形成された第2導入部28を介して、筐体1の外部から触媒容器25の内部に水蒸気及び酸素を含む第2ガスを導入するためのものである。第2ガス導入流路33は、内部空間31によって形成される。第2ガス導入流路33に流す第2ガスは、供給口3を通じて第2ガス導入流路33に入る。なお、第2ガスの圧力は、例えば0MPaより大きく、好ましくは0.5MPa以上、また、上限として例えば1MPa以下である。
The second gas
このように、第1ガス導入流路32又は第2ガス導入流路33の一方が内部空間31によって形成され、他方が導入管11の内部に形成されることで、内部空間31に導入されたガスを触媒層21の全体に行き渡らせ易くできる。これにより、局所的な反応を抑制でき、触媒層21における反応の偏りを抑制できる。中でも、第2ガス導入流路33が内部空間31によって形成され、第1ガス導入流路32が導入管11の内部に形成されることで、水蒸気及び酸素を含む第2ガスを触媒層21の全体に行き渡らせ易くできる。これにより、反応性が高いヒドロキシラジカルを触媒層の全体で生成し易くでき、触媒層21の全体において、メタンとの反応を生じ易くできる。
In this manner, one of the first
第2ガスに含まれる水蒸気及び酸素の量は特に制限されない。例えば、第2ガスに含まれる水蒸気濃度は、第1ガスに含まれるメタンに対する水蒸気のモル比として、例えば0.01以上、好ましくは0.03以上、また、例えば0.1以下、好ましくは0.07以下、より好ましくは0.05以下である。さらに、第2ガスに含まれる酸素濃度は、第1ガスに含まれるメタンに対する酸素のモル比として、例えば0.06以上、好ましくは0.08以上、また、例えば0.5以下、好ましくは0.2以下である。 The amount of water vapor and oxygen contained in the second gas is not particularly limited. For example, the water vapor concentration contained in the second gas is, for example, 0.01 or more, preferably 0.03 or more, and for example, 0.1 or less, preferably 0, as a molar ratio of water vapor to methane contained in the first gas. 0.07 or less, more preferably 0.05 or less. Furthermore, the oxygen concentration contained in the second gas is, for example, 0.06 or more, preferably 0.08 or more, and for example, 0.5 or less, preferably 0, as a molar ratio of oxygen to methane contained in the first gas. .2 or less.
また、第2ガスには、補助的にメタンが含まれていてもよい。補助的なメタンが含まれる場合、メタンの含有量は微量であることが好ましい。具体的には例えば、第2ガスにおいて、第2ガスに含まれる酸素に対するメタンのモル比は、例えば0.01以上0.05以下である。メタン濃度がこの範囲であることで、補助的に供給されたメタンを燃焼させて、触媒層21の温度を速やかに上昇できる。これにより、OCM反応を促進して、触媒効率を高めることができる。
In addition, the second gas may contain methane as an auxiliary. If supplemental methane is included, it is preferred that the methane content is trace. Specifically, for example, in the second gas, the molar ratio of methane to oxygen contained in the second gas is, for example, 0.01 or more and 0.05 or less. When the methane concentration is within this range, the methane that is supplementarily supplied can be burned and the temperature of the
触媒層21で生成したオレフィン(エチレン、プロピレン等)は、排出部27(例えば多孔板で形成される)、排出管12及び排出口4を通じて、反応器100から抜き出される。
Olefins (ethylene, propylene, etc.) produced in the
触媒容器25では、上記のように、第1導入部26は第1壁面22に形成され、第2導入部28は側壁面24に形成され、排出部27は第2壁面23に形成される。このようにすることで、触媒層21において、第1壁面22から第2壁面23に流れるガスに対して、側方からガスを接触できる。これにより、第1ガスと第2ガスとの接触を促して、オレフィンの生成を促すことができる。
In the
また、第1壁面22から第2壁面23に流れるガスに対して、側方からガスを接触させるため、第1導入部26は、第2導入部28から排出部27に向かうガス流れに対して、第1ガスを合流させるように配置される。このようにすることで、第2導入部28から導入された水蒸気及び酸素から生成したヒドロキシラジカルに対して、メタンを含む第1ガスを合流できる。これにより、生成したヒドロキシラジカルとメタンとからメチルラジカルを生成でき、エタン及びエチレンを生成させ易くできる。
In addition, in order to bring the gas into contact with the gas flowing from the
触媒容器25には、図示はしないが、複数の部分から第1ガスが供給されるようにしてもよい。即ち、第1ガス導入流路32は、複数系統であってもよく、第1ガス導入主流路に相当する第1ガス導入流路32と、第1ガス導入副流路に相当する第1ガス導入流路32(複数でもよい)とを備えてもよい。第1ガス導入主流路及び第1ガス導入副流路は、いずれも、触媒容器25の第1壁面22に形成された第1導入部26(第1主導入部)を介して、筐体1の外部から触媒容器25の内部に第1ガスを導入するためのものである。このようにすることで、メタンを含む第1ガスを複数の場所で触媒層21に導入できる。これにより、触媒層21での反応むらを抑制できる。
Although not shown, the
以上の反応器100によれば、第2導入部28から導入された水蒸気及び酸素からヒドロキシラジカルを生成できる。これにより、生成したヒドロキシラジカルを用いてメタンをメチルラジカルとして活性化させ、当該メチルラジカルがカップリングすることでエタンを生成し、さらに脱水素反応によりエチレンを生成でき、従来よりもオレフィンの選択率を向上できる。
According to the
なお、上記の例では、第1ガスを供給口2から、第2ガスを供給口3から導入したが、例えば、第2ガスを供給口2から、第1ガスを供給口3から導入するようにしてもよい。
In the above example, the first gas is introduced from the
図2は、図1に示す断面図において行われる反応フローを説明する図である。この反応フローは、上記の反応器100において行われ、メタンを含む第1ガスからOCM触媒を用いてオレフィンを製造する方法である。なお、図2では、便宜的にヒドロキシラジカルの生成の後にメタンを供給するように示しているが、第1ガスと第2ガスとは同時に反応器100に供給される。
FIG. 2 is a diagram explaining the flow of reaction performed in the cross-sectional view shown in FIG. This reaction flow is performed in the
まず、触媒容器25に対し、第2ガス(第1ガスでもよい)が導入され、触媒層21において水蒸気と酸素とが反応する(ステップS1、第1導入ステップ)。これにより、ヒドロキシラジカルが生成する(ステップS2)。次いで、触媒容器25に対し、第2導入部28とは異なる位置で第1ガスを導入して、導入したメタンとヒドロキシラジカルとが反応する。(ステップS3、第2導入ステップ)。これにより、メチルラジカルが生成する(ステップS4)。
First, the second gas (or the first gas) is introduced into the
そして、2つのメチルラジカルが反応し(ステップS5)、エタンが生成する(ステップS6)。次いで、ここで生成したエタンの脱水素反応により、エチレンが生成する(ステップS7)。 Then, the two methyl radicals react (step S5) to produce ethane (step S6). Subsequently, ethylene is produced by a dehydrogenation reaction of ethane produced here (step S7).
以上の各ステップにおける反応は、以下の素反応群により概略説明される。触媒活性種をナトリウム酸化物とした場合、
Na2O+0.5O2→Na2O2
Na2O2+H2O→Na2O+H2O2
H2O2→2OH・ (OH・はヒドロキシラジカルである)
CH4+OH・→CH3・+H2O (CH3・はメチルラジカルである)
2CH3・→C2H6
C2H6→C2H4+H2
の各反応が進行する。また、反応式の記載は省略するが、例えば、メチルラジカルがアルカン(エタン等)と反応することで、炭素数が1増えたアルカン(プロパン等)が生成する。そして、炭素数が1増えたアルカンが脱水素反応することで、オレフィン(プロピレン等)が生成する。
The reactions in each of the above steps are outlined by the following elementary reactions. When the catalytically active species is sodium oxide,
Na2O + 0.5O2 → Na2O2
Na2O2 + H2O → Na2O + H2O2
H 2 O 2 →2OH. (OH. is a hydroxyl radical)
CH 4 +OH.→CH 3. +H 2 O (CH3. is a methyl radical)
2CH 3. →C 2 H 6
C2H6 → C2H4 + H2
Each reaction proceeds. Although the description of the reaction formula is omitted, for example, a methyl radical reacts with an alkane (such as ethane) to produce an alkane having one more carbon atom (such as propane). Then, the alkane having one carbon atom is dehydrogenated to produce an olefin (such as propylene).
また、これら反応に加え、CO又はCO2のうちの少なくとも一方を生成する副反応、及び水を生成させる副反応が進行しうる。即ち、
CH4+2O2→CO2+2H2O
CH4+0.5O2→CO+H2
CO+0.5O2→CO2
H2+0.5O2→H2O
の副反応が進行し得る。副反応の進行により、エチレン等のオレフィン製造の原料であるメタンが消費されることから、オレフィンの選択率を高める観点から、副反応は抑制されることが好ましい。
In addition to these reactions, a side reaction that produces at least one of CO or CO 2 and a side reaction that produces water can proceed. Namely
CH4+ 2O2- > CO2 + 2H2O
CH4 + 0.5O2 →CO + H2
CO + 0.5O2→ CO2
H2 + 0.5O2 → H2O
side reaction can proceed. As the side reactions progress, methane, which is a raw material for producing olefins such as ethylene, is consumed. Therefore, from the viewpoint of increasing the selectivity of olefins, the side reactions are preferably suppressed.
以上の反応フローによれば、第2ガスに含まれる水蒸気及び酸素からヒドロキシラジカルを生成できる。これにより、生成したヒドロキシラジカルを用いてエチレンを生成でき、従来よりもオレフィンの選択率を向上できる。 According to the reaction flow described above, hydroxyl radicals can be generated from water vapor and oxygen contained in the second gas. As a result, ethylene can be produced using the produced hydroxy radicals, and the olefin selectivity can be improved more than before.
ここで、本発明者らは、上記の反応器100を用いてオレフィンの選択率を評価した。
Here, the present inventors evaluated the olefin selectivity using the
まず、実施例1として、以下の試験を行った。OCM触媒としてMn/Na2WO4/SiO2触媒を使用した。この触媒は、以下のようにして作製した。まず、試薬として、Na2WO4・2H2O(純度99質量%)、無水ケイ酸(日本アエロジル社製、Aerosil130)及びマンガン(純度99質量%)を用意した。そして、これらを等モル量ずつ秤量し、水に溶解して攪拌混合後、ロータリーエバポレータで水分を除去した。その後、オーブンで3時間、80℃に保持して加熱後、さらに加熱炉内で乾燥空気を流通させながら120℃/hの昇温速度で8時間加熱した(最終到達温度900℃)。加熱後、室温まで冷却することで、OCM触媒として、Mn/Na2WO4/SiO2触媒の粉末を製造した。 First, as Example 1, the following tests were conducted. A Mn/Na 2 WO 4 /SiO 2 catalyst was used as the OCM catalyst. This catalyst was produced as follows. First, Na 2 WO 4 .2H 2 O (purity 99% by mass), silicic anhydride (Nippon Aerosil Co., Ltd., Aerosil 130) and manganese (purity 99% by mass) were prepared as reagents. These were weighed in equimolar amounts, dissolved in water, stirred and mixed, and water was removed with a rotary evaporator. Then, after heating at 80° C. for 3 hours in an oven, it was further heated in a heating furnace at a heating rate of 120° C./h for 8 hours while circulating dry air (final temperature reached 900° C.). After heating, by cooling to room temperature, a powder of Mn/Na 2 WO 4 /SiO 2 catalyst was produced as an OCM catalyst.
このOCM触媒を、上記の反応器100を模した試験反応器の触媒容器に入れ、触媒容器に対して、メタンのみにより構成される第1ガスと、水蒸気及び酸素のみにより第2ガスとを別の供給口を通じて触媒層に導入した。このとき、メタンに対する酸素の単位流量当たりのモル比は0.05、メタンに対する水蒸気の単位流量当たりのモル比は0.04とした。そして、反応器100の内部(具体的には触媒層21)を900℃にして、連続的にオレフィンを製造した。
This OCM catalyst is placed in a catalyst container of a test reactor simulating the
この結果、メタンの転化率は18.9%であった。また、エチレンの選択率は65.4%であり、プロピレンの選択率は1.0%であった。さらに、一酸化炭素の選択率は8.8%、二酸化炭素の選択率は15.4%であった。なお、これらの値は、いずれも炭素を基準とした値である。 As a result, the conversion of methane was 18.9%. The ethylene selectivity was 65.4% and the propylene selectivity was 1.0%. Furthermore, the selectivity for carbon monoxide was 8.8% and the selectivity for carbon dioxide was 15.4%. These values are all based on carbon.
次に、実施例2として、加熱装置を用いて反応器100の内部を1000℃にし、かつ、メタンに対する酸素の単位流量当たりのモル比は0.06としたこと以外は実施例1と同様にして試験を行った。
Next, as Example 2, the inside of the
この結果、メタンの転化率は20.0%であった。また、エチレンの選択率は69.3%であり、プロピレンの選択率は1.1%であった。さらに、一酸化炭素の選択率は8.7%、二酸化炭素の選択率は10.8%であった。なお、これらの値は、いずれも炭素を基準とした値である。 As a result, the methane conversion rate was 20.0%. The ethylene selectivity was 69.3% and the propylene selectivity was 1.1%. Furthermore, the selectivity for carbon monoxide was 8.7% and the selectivity for carbon dioxide was 10.8%. These values are all based on carbon.
次に、比較例1として、第2ガスが水蒸気を含まないこと、かつ、メタンに対する酸素の単位流量当たりのモル比は0.08としたこと以外は実施例1と同様にして試験を行った。 Next, as Comparative Example 1, a test was performed in the same manner as in Example 1 except that the second gas did not contain water vapor and the molar ratio of oxygen per unit flow rate to methane was set to 0.08. .
この結果、メタンの転化率は18.7%であった。また、エチレンの選択率は51.3%であり、プロピレンの選択率は1.0%であった。さらに、一酸化炭素の選択率は8.8%、二酸化炭素の選択率は29.4%であった。なお、これらの値は、いずれも炭素を基準とした値である。 As a result, the conversion of methane was 18.7%. The ethylene selectivity was 51.3% and the propylene selectivity was 1.0%. Furthermore, the selectivity for carbon monoxide was 8.8% and the selectivity for carbon dioxide was 29.4%. These values are all based on carbon.
次に、比較例2として、第1ガスと第2ガスとを別の供給口を通じて触媒層に導入したことに代えて、第1ガスと第2ガスとの混合ガス(即ち、メタン、水蒸気及び酸素の混合ガス)を導入したこと、かつ、メタンに対する酸素の単位流量当たりのモル比は0.07としたこと以外は実施例1と同様にして試験を行った。比較例2の構成は、上記の特許文献1において、OCM触媒の後段で炭素数2以上の炭化水素(エタン等)を添加しないこと以外は特許文献1に記載の構成と同じである。
Next, as Comparative Example 2, instead of introducing the first gas and the second gas into the catalyst layer through separate supply ports, a mixed gas of the first gas and the second gas (i.e., methane, steam and A test was conducted in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of oxygen) was introduced and the molar ratio of oxygen per unit flow rate to methane was set to 0.07. The configuration of Comparative Example 2 is the same as the configuration described in
この結果、メタンの転化率は18.6%であった。また、エチレンの選択率は55.4%であり、プロピレンの選択率は1.0%であった。さらに、一酸化炭素の選択率は8.8%、二酸化炭素の選択率は25.3%であった。なお、これらの値は、いずれも炭素を基準とした値である。 As a result, the conversion of methane was 18.6%. The ethylene selectivity was 55.4% and the propylene selectivity was 1.0%. Furthermore, the selectivity for carbon monoxide was 8.8% and the selectivity for carbon dioxide was 25.3%. These values are all based on carbon.
以上の結果を以下の表1にまとめた。なお、表1において、オレフィンの選択率における全体は、エチレンの選択率とプロピレンの選択率との合計値を表す。 The above results are summarized in Table 1 below. In Table 1, the total olefin selectivity represents the sum of the ethylene selectivity and the propylene selectivity.
実施例1及び実施例2に示すように、第1ガス及び第2ガスを触媒層に対して別々に導入することで、オレフィン(特にはエチレン)の選択率を高められることがわかった。特に、反応温度を高めると二酸化炭素の副生量を抑制して、オレフィン(特にエチレン)の選択率を高められることがわかった。 As shown in Examples 1 and 2, it was found that the selectivity of olefins (especially ethylene) can be increased by introducing the first gas and the second gas separately to the catalyst layer. In particular, it has been found that raising the reaction temperature suppresses the amount of carbon dioxide by-production and increases the selectivity of olefins (especially ethylene).
一方で、比較例1及び2の結果から、水蒸気を用いるとオレフィンの選択率が多少向上するものの(比較例2)、オレフィンの選択率は依然として低いままであることがわかった。特に、スチームを含まない比較例1では、二酸化炭素の選択率が高く、生成量が増大した。これは、メタンと酸素とが混合された状態で触媒層21に供給されることでメタンが燃焼し、二酸化炭素が増大(二酸化炭素の選択率が上昇)することに起因すると考えられる。
On the other hand, from the results of Comparative Examples 1 and 2, it was found that the olefin selectivity was still low although the use of steam slightly improved the olefin selectivity (Comparative Example 2). In particular, in Comparative Example 1 containing no steam, the carbon dioxide selectivity was high and the production amount increased. This is considered to be due to the fact that methane and oxygen are supplied to the
このように、上記の反応器100によれば、オレフィン(特にはエチレン)の選択率を高めることができる。また、メタンの転化率を高めることもできる。これにより、多くのメタンをオレフィンに転化して、オレフィンの製造量を増やすことができる。さらには、二酸化炭素の選択率が低く抑えられるため、天然ガス、メタン発酵ガス等の第1ガスに含まれる炭素を有効利用できる。
Thus, according to the
図3は、本発明の第2実施形態に係る反応器200の断面図である。反応器200では、例えば多孔板で形成される第1導入部26は、触媒容器25の内径と同じになっている。そして、第1ガスが流れる導入管11と、第1導入部26との間には、流路を広げるための広がり部34が形成される。従って、触媒層21の上面の全体に対して、第1ガスが供給される。また、広がり部34(第1壁面)は、上記の第2壁面23と対面する位置に形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a
図4は、図3におけるA-A線断面図である。第1導入部26は孔26aを有している。孔26aは、円形の第1導入部26の周方向に等間隔に、かつ同心円状に複数形成される。
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3. FIG. The
反応器200によれば、触媒層21の全体に第1ガスを行き渡らせ易くできる。これにより、触媒層21における局所的な反応を抑制でき、反応むらを抑制できる。
According to the
図5は、本発明の第3実施形態に係る反応器300の断面図である。反応器300は、触媒層21を貫通するように配置された、加熱用ガスが流れる加熱管41をさらに備える。加熱管41は、円柱状に構成された触媒層21の上下方向に貫通するように配置される。加熱用ガスは、加熱管41の内部において、下方から上方に向かって流れる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a
加熱用ガスは、例えば燃料の燃焼により生じた燃焼排ガス等である。また、触媒層21で生成したオレフィンは熱を有するため、加熱用ガスは、排出口4から排出され、熱を有するオレフィンのガスであってもよい。
The heating gas is, for example, flue gas or the like generated by combustion of fuel. Further, since the olefin produced in the
図6は、図5におけるB-B線断面図である。加熱管41は扁平状に構成される。加熱管41は、円柱状の触媒層21の周方向に等間隔で複数配置される。これにより、加熱管41を流れる加熱用ガスが有する熱により、触媒層21の全体を加熱できる。
6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5. FIG. The
以上の反応器300によれば、加熱用ガスにより触媒層21を加熱できる。これにより、オレフィンの製造量を増加できる。
According to the
図7は、本発明の第4実施形態に係る反応器400の断面図である。反応器400では、第1ガスは、オレフィンの抜き出し方向と同じような方向から供給される。具体的には、反応器400では、第1ガスの供給口2と、オレフィンの排出口4とは、いずれも反応器400の下方に配置される。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a
触媒容器25は、第1壁面22と、第1壁面22と対面する位置に形成された第2壁面23と、第1壁面22と第2壁面23とを接続する側壁面24とを含む。これらのうち、第1壁面22は筐体1の内周面と接合しており、第1壁面22により、筐体1の内空間が上記の内部空間31とは別の内部空間51とに区画される。
The
また、触媒容器25は、触媒層21において製造されたオレフィンを排出するための排出流路であって、第1壁面22と第2壁面23との間に延在して排出部27に接続するための排出流路を形成する排出流路形成部材53を含み、排出流路形成部材53は例えば管である。そして、第1導入部26及び排出部27は第1壁面22に形成され、第2導入部は側壁面24に形成される。また、第2壁面23は、上面57及び側壁面58とともに、空間52を形成する。なお、側壁面58と側壁面24とは一体に構成される。
The
触媒層21で製造されたオレフィンは、第2壁面23に形成された副排出部29(例えば多孔板で形成される)を通じ、空間52に排出される。空間52に排出されたオレフィンは、排出流路形成部材53を流れ、内部空間に排出される。そして、内部空間51に排出されたオレフィンは、排出口4を通じて反応器400の外部に排出される。
The olefin produced in the
反応器400によれば、触媒層で製造されたオレフィンが有する熱を触媒層に付与できる。これにより、触媒層を加熱できる。
According to the
1 筐体
2,3 供給口
4 排出口
11 導入管
12 排出管
21 触媒層
22 第1壁面
23 第2壁面
24,58 側壁面
25 触媒容器
26 第1導入部
26a 孔
27 排出部
28 第2導入部
29 副排出部
31,51 内部空間
32 第1ガス導入流路
33 第2ガス導入流路
34 広がり部
41 加熱管
52 空間
53 排出流路形成部材
57 上面
100,200,300,400 反応器
1
Claims (11)
筐体と、
前記筐体の内部に配置される触媒容器であって、前記部分酸化カップリング触媒により構成される触媒層を内部に有する触媒容器と、
前記触媒容器に形成された第1導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に前記第1ガスを導入するための第1ガス導入流路と、
前記触媒容器に形成された第2導入部であって前記第1導入部とは異なる位置に形成された第2導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に水蒸気及び酸素を含む第2ガスを導入するための第2ガス導入流路と、
を備え、
前記第1ガスと前記第2ガスとは別々に前記触媒容器の内部に導入されることを特徴とする、反応器。 A reactor for producing olefins from a first gas containing methane using a partial oxidation coupling catalyst,
a housing;
a catalyst container disposed inside the housing, the catalyst container having therein a catalyst layer composed of the partial oxidation coupling catalyst;
a first gas introduction passage for introducing the first gas from the outside of the housing into the interior of the catalyst container through a first introduction portion formed in the catalyst container;
Vapor and oxygen are introduced into the catalyst container from the outside of the housing via a second introduction portion formed in the catalyst container and formed at a position different from the first introduction portion. a second gas introduction channel for introducing a second gas containing
with
The reactor, wherein the first gas and the second gas are separately introduced into the catalyst container .
前記第1導入部は、前記第2導入部から前記排出部に向かうガス流れに対して、前記第1ガスを合流させるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の反応器。 The catalyst container is formed with a discharge part for discharging the olefin produced in the catalyst layer,
2. The reactor according to claim 1, wherein the first introduction part is arranged so as to join the first gas with a gas flow from the second introduction part toward the discharge part. .
前記第1ガス導入流路、又は前記第2ガス導入流路の他方は、前記筐体の前記内面から前記触媒容器の前記外面に亘って前記内部空間内を延在する導入管の内部に形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の反応器。 one of the first gas introduction channel and the second gas introduction channel is formed by an internal space defined between the inner surface of the housing and the outer surface of the catalyst container;
The other of the first gas introduction channel and the second gas introduction channel is formed inside an introduction pipe extending in the internal space from the inner surface of the housing to the outer surface of the catalyst container. 3. Reactor according to claim 1 or 2, characterized in that it is
前記第1ガス導入流路は、前記筐体の前記内面から前記触媒容器の前記外面に亘って前記内部空間内を延在する導入管の内部に形成されることを特徴とする、請求項3に記載の反応器。 the second gas introduction channel is formed by an internal space defined between the inner surface of the housing and the outer surface of the catalyst container;
3. The first gas introduction channel is formed inside an introduction pipe extending in the internal space from the inner surface of the housing to the outer surface of the catalyst container. The reactor described in .
前記触媒容器は、第1壁面と、前記第1壁面と対面する位置に形成された第2壁面と、前記第1壁面と前記第2壁面とを接続する側壁面とを含み、
前記第1導入部は、前記第1壁面に形成され、
前記第2導入部は、前記側壁面に形成され、
前記排出部は、前記第2壁面に形成されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の反応器。 The catalyst container is formed with a discharge part for discharging the olefin produced in the catalyst layer,
The catalyst container includes a first wall surface, a second wall surface facing the first wall surface, and a side wall surface connecting the first wall surface and the second wall surface,
The first introduction portion is formed on the first wall surface,
The second introduction portion is formed on the side wall surface,
The reactor according to claim 3 or 4, wherein the discharge part is formed on the second wall surface.
前記触媒容器は、
第1壁面と、
前記第1壁面と対面する位置に形成された第2壁面と、
前記第1壁面と前記第2壁面とを接続する側壁面と、
前記触媒層において製造された前記オレフィンを排出するための排出流路であって、第1壁面と第2壁面との間に延在して前記排出部に接続する排出流路を形成するための排出流路形成部材を含み、
前記第1導入部及び前記排出部は、前記第1壁面に形成され、
前記第2導入部は、前記側壁面に形成されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の反応器。 The catalyst container is formed with a discharge part for discharging the olefin produced in the catalyst layer,
The catalyst container is
a first wall surface;
a second wall surface formed at a position facing the first wall surface;
a side wall surface connecting the first wall surface and the second wall surface;
a discharge channel for discharging the olefin produced in the catalyst layer, the discharge channel extending between a first wall surface and a second wall surface and connecting to the discharge part; including a discharge channel forming member,
The first introduction portion and the discharge portion are formed on the first wall surface,
5. The reactor according to claim 3, wherein the second introduction part is formed on the side wall surface.
前記触媒容器の前記第1壁面に形成された第1主導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に前記第1ガスを導入するための第1ガス導入主流路と、
前記触媒容器の前記側壁面に形成された第1副導入部を介して、前記筐体の外部から前記触媒容器の内部に前記第1ガスを導入するための第1ガス導入副流路と、
を備えることを特徴とする、請求項5又は6に記載の反応器。 The first gas introduction channel is
a first gas introduction main flow path for introducing the first gas from the outside of the housing into the interior of the catalyst container through a first main introduction portion formed on the first wall surface of the catalyst container;
a first gas introduction sub-flow path for introducing the first gas from the outside of the housing into the interior of the catalyst container through a first sub-introduction portion formed on the side wall surface of the catalyst container;
7. A reactor according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises
前記第2ガスにおいて、前記第2ガスに含まれる酸素に対するメタンのモル比は0.01以上0.05以下であることを特徴とする、請求項1~9の何れか1項に記載の反応器。 the second gas includes methane;
The reaction according to any one of claims 1 to 9, wherein the second gas has a molar ratio of methane to oxygen contained in the second gas of 0.01 or more and 0.05 or less. vessel.
筐体の内部に配置される触媒容器であって、前記部分酸化カップリング触媒により構成される触媒層を内部に有する触媒容器に対し、前記第1ガス、又は水蒸気及び酸素を含む第2ガスのうちの一方のガスを導入する第1導入ステップと、
前記触媒容器に対し、前記一方のガスの導入部とは異なる位置で、前記第1ガス又は前記第2ガスのうちの他方のガスを導入する第2導入ステップと、
を含み、
前記第1ガスと前記第2ガスとは別々に前記触媒容器の内部に導入されることを特徴とする、オレフィンの製造方法。
A method for producing an olefin from a first gas containing methane using a partial oxidation coupling catalyst, comprising:
The first gas or the second gas containing water vapor and oxygen is supplied to a catalyst container arranged inside a housing, the catalyst container having a catalyst layer composed of the partial oxidation coupling catalyst inside. a first introduction step of introducing one of the gases;
a second introduction step of introducing the other of the first gas and the second gas into the catalyst container at a position different from the introduction part of the one gas;
including
A method for producing olefins, wherein the first gas and the second gas are separately introduced into the catalyst container .
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20240067587A1 (en) * | 2021-03-08 | 2024-02-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Olefin production device and olefin production method |
JP2024055688A (en) * | 2022-10-07 | 2024-04-18 | 日立造船株式会社 | Generation device and generation method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160237003A1 (en) | 2013-10-16 | 2016-08-18 | Saudi Basic Industries Corporation | Method for converting methane to ethylene |
JP2017178885A (en) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 三菱ケミカル株式会社 | Process for producing hydrocarbon |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0639414B2 (en) * | 1990-01-16 | 1994-05-25 | アンスティテュ・フランセ・デュ・ペトロール | Process for producing olefins from natural gas |
FR2681535B1 (en) * | 1991-09-25 | 1994-03-25 | Institut Francais Petrole | REACTOR FOR REALIZING A SUCCESSION OF HETEROGENEOUS CATALYSIS AND THERMAL REACTIONS. |
-
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- 2018-05-22 JP JP2018097498A patent/JP7109254B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160237003A1 (en) | 2013-10-16 | 2016-08-18 | Saudi Basic Industries Corporation | Method for converting methane to ethylene |
JP2017178885A (en) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 三菱ケミカル株式会社 | Process for producing hydrocarbon |
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