JPS60501607A - High temperature production of benzene from natural gas - Google Patents

High temperature production of benzene from natural gas

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JPS60501607A
JPS60501607A JP50259384A JP50259384A JPS60501607A JP S60501607 A JPS60501607 A JP S60501607A JP 50259384 A JP50259384 A JP 50259384A JP 50259384 A JP50259384 A JP 50259384A JP S60501607 A JPS60501607 A JP S60501607A
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バートク,ウイリアム
ソング,イー エイチ
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エクソン リサ−チ アンド エンジニアリング カンパニ−
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メタンからの高級炭化水素の製造に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to the production of higher hydrocarbons from methane.

よシ具体的に言えば、本発明は、遊離基開始剤として反応帯域に別個に添加され た少量の酸素の存在下にメタン及びメタン含有ガスをC2及びベンゼンを含めた それよシ高級の炭化水素に高温転化することに関する。More specifically, the present invention provides for a free radical initiator that is separately added to the reaction zone as a free radical initiator. Methane and methane-containing gases containing C2 and benzene in the presence of small amounts of oxygen It is concerned with high temperature conversion to higher hydrocarbons.

開示の背景 50年以上にわたって、科学者は、天然ガスから有用な液状炭化水素生成物を製 造するための効率的な方法を見い出すべく試みをなしてきた。1931年の10 月に、米国の鉱山局は、スミス氏姓の“天然ガスからのモーター燃料の製造°と 題する報告曹であるレポートAR,I。Background of disclosure For more than 50 years, scientists have been trying to make useful liquid hydrocarbon products from natural gas. Attempts have been made to find efficient ways to create 10 of 1931 In March, the U.S. Bureau of Mines announced that Smith's ``production of motor fuel from natural gas'' Report AR, I entitled Report Sergeant.

3143を発表した。・このレポートにおいて、スミス氏及び協力者は、天然ガ スの高温熱分解によるメタンからのベンゼン及びC2不飽和物の製造を最適化す ることに向けられた広範囲な研究の結果を要約している。これらの方法では約t 150〜1,240℃の範囲の炉温度が用いられ、そしてこれらの最適条件下に おいてそれらは29%の供給原料転化率及び転化された供給原料の18.5重量 %のベンゼン生成選択率を得た。スミス氏姓の方法によって生成された他の生成 物は、エチレン、アセチレン、水素並びにタール及び炭素質固形物であった。タ ールに転化された供給原料の選択率は21重量%であった。3143 was announced.・In this report, Mr. Smith and his collaborators Optimizing the production of benzene and C2 unsaturates from methane by high-temperature pyrolysis of It summarizes the results of extensive research devoted to In these methods, about t Furnace temperatures ranging from 150 to 1,240°C are used, and under these optimal conditions They have a feedstock conversion of 29% and a weight of 18.5% of the feedstock converted. % benzene production selectivity was obtained. Other generations of the Mr. Smith surname generated by the method The materials were ethylene, acetylene, hydrogen, and tar and carbonaceous solids. Ta The selectivity of the feedstock converted to coal was 21% by weight.

選択率とは、転化された供給原料から生成された生成物の量を意味する。かくし て、高級炭化水素に転化されたメタン11bについて、生成物の21重量%がタ ールでそして18.5重量%がベンゼンであった。これらの実験において、スミ ス氏及び協力者は、窒素の流れを用いて先ず反応器から空気をパージして反応帯 域における酸素の不在を確実にし、その後にメタン又はメタン含有天然ガスを反 応器に直接導入している。この直後に、スミス氏及び協力者は、1,000〜t 200°Cの分解範囲にわたってベンゼンの生成を最大限にするために反応時間 を最適化することに向けられる米国特許第2.061.597号を取得した。t 150℃の最適転化温度において、反応時間は42ミリ秒であることが確められ た。スミス氏は、タール及び炭素質物質の形成を回避するために比較的短かい反 応時間を用いたことに注目すべきである。スミス氏は、彼の報文において、1, 200°Cの炉温度において約16のベンゼン対タール収率比が得られたことを 報告している(タールは、固体の炭素質物質を包含しない)。Selectivity refers to the amount of product produced from the converted feedstock. Hidden For methane 11b converted to higher hydrocarbons, 21% by weight of the product was and 18.5% by weight was benzene. In these experiments, Sumi Suh and his collaborators first purge air from the reactor using a flow of nitrogen to remove the reaction zone. methane or methane-containing natural gas. It is introduced directly into the reactor. Shortly after this, Mr. Smith and his collaborators reaction time to maximize benzene production over a decomposition range of 200 °C. No. 2,061,597 directed to optimizing the . t At the optimum conversion temperature of 150°C, the reaction time was determined to be 42 ms. Ta. Mr. Smith recommends a relatively short reaction time to avoid the formation of tar and carbonaceous material. It should be noted that time was used. Mr. Smith, in his report, 1. A benzene to tar yield ratio of approximately 16 was obtained at a furnace temperature of 200°C. (Tar does not include solid carbonaceous material).

1.200°Cにおける反応時間は約270 ミIJ秒であったことを計算する ことができる。1. Calculate that the reaction time at 200°C was approximately 270 milliJ seconds. be able to.

米国特許第2.063.133号において、へンス・トロブツシュ氏は、500 〜1,000℃の比較的低い温度条件においてパラフィン系及びオレフィン系炭 化水素ガスから液状生成物を得ることができたことを開示している。In U.S. Pat. No. 2.063.133, Hens Trobutusz Paraffinic and olefinic coals under relatively low temperature conditions of ~1,000℃ It is disclosed that a liquid product could be obtained from hydrogen chloride gas.

熱分解は約081〜10%の塩素又は塩素含有化合物の存在下に生じたが、10 %が上限と見なされている。不幸にして、トロブツシュ法の詳細は開示されてい ない。即ち、トロブツシュ氏は、彼の方法を使用して生成されたタール及び炭素 の量については言及しなかった。メタン又は低分子量炭化水素からベンゼンを製 造する他の試みは米国特許第2,875,148号に開示されているが、この場 合にベンゼンの如き液状生成物を生成するために二段階接触法が用いられている 。Thermal decomposition occurred in the presence of about 081-10% chlorine or chlorine-containing compounds, but 10% % is considered an upper limit. Unfortunately, the details of the Trobutsu method have not been disclosed. do not have. That is, Mr. Trobutusz said that the tar and carbon produced using his method He did not mention the amount. Produce benzene from methane or low molecular weight hydrocarbons Another attempt to create a In some cases, a two-step contact method is used to produce liquid products such as benzene. .

メタン、エタン等の如き低分子量炭化水素ガスの熱分解に関する従来技術の多く のものは、米国特許第2,721.227号及び同第2.912.475号に開 示されるようにそれからのアセチレンの製造に関するものである。米国特許第2 .8,75,148号及び同第2.912.475号は両方とも、反応帯域にお ける酸素の存在を特定的に排除する方法を教示していることに注目すべきである 。かくして、これらの特許に開示される反応は、厳密に言えば、遊離基反応を開 始又は促進することができる物質を反応帯域に加えない熱分解に関するものであ る。また、これらはベンゼンの生成を開示せず、そして炭化水素供給原料は分子 中に少なくとも2個の炭素原子を含有しなければならない。開示された好適な供 給原料は、エチレン、ベンゼン及びナフサ流れを包含する。Many of the conventional techniques related to thermal decomposition of low molecular weight hydrocarbon gases such as methane, ethane, etc. as disclosed in U.S. Pat. No. 2,721.227 and U.S. Pat. No. 2.912.475. As shown, it relates to the production of acetylene therefrom. US Patent No. 2 .. No. 8,75,148 and No. 2.912.475 both include It should be noted that the authors teach how to specifically eliminate the presence of oxygen in . Thus, the reactions disclosed in these patents do not, strictly speaking, open free radical reactions. Concerning pyrolysis without adding to the reaction zone substances that can initiate or accelerate Ru. Also, these do not disclose the production of benzene, and the hydrocarbon feedstock is molecular It must contain at least 2 carbon atoms. Disclosed preferred supplies Feedstocks include ethylene, benzene and naphtha streams.

ロビンソン氏の米国特許第2.608.594号は、ベンゼンを製造するための 二段階メタン分解法を開示してい4 る。この方法では、メタン供給原料は、約1567Kに加熱され、次いで約1. 900 Kの温度において供給原料と水素に富むガスとの混合物を生成するため に遊離水素を含有し酸素を含まない熱い燃焼ガスと混合される。この熱い混合物 は1,900Kにおいて約0.01秒間保たれそして水素に富むアセチレン含有 ガスを生成する。このアセチレン含有ガスは、次いで、追加的な冷たい水素に富 むガスで約1422にの温度に急冷されそしてこの温度において約α8秒量体た れてベンゼンに冨む生成物を生成する。この方法も実質的な量のタール及び固体 炭素質生成物を生成することに注目すべきである。Robinson's U.S. Patent No. 2.608.594 is a patent for producing benzene. Discloses a two-step methane decomposition method4 Ru. In this method, the methane feedstock is heated to about 1567K and then about 1.5K. To produce a mixture of feedstock and hydrogen-rich gas at a temperature of 900 K is mixed with hot combustion gases containing free hydrogen and no oxygen. this hot mixture is held at 1,900 K for about 0.01 seconds and contains hydrogen-rich acetylene. Produces gas. This acetylene-containing gas is then enriched with additional cold hydrogen. quenched to a temperature of about 1422° C. and at this temperature about α8 seconds mass. to produce products enriched in benzene. This method also produces substantial amounts of tar and solids. It should be noted that carbonaceous products are produced.

低分子飯ガスをベンゼンの如き液状炭化水素に熱分解する試みに対する活動が5 0年以上行われたにもかかわらず、この目的を無視し得る又は比較的低い炭素及 びタール生成でしかも供給原料がベンゼンに富む液状炭化水素に転化される比較 的高い選択率で達成するような方法がなお依然として必要とされている。5 activities aimed at attempting to thermally decompose low-molecular rice gas into liquid hydrocarbons such as benzene. Despite being carried out for more than 0 years, this objective has been achieved with negligible or relatively low Comparison where the feedstock is converted to benzene-rich liquid hydrocarbons with tar production There remains a need for methods that achieve selective selectivity.

と\に本発明において、メタン又はメタン含有ガス供給原料の遊離基開始熱転化 によって、ベンゼンに富む液体を含めて有用な高級炭化水素生成物を、ベンゼン への供給原料転化の比較的高い選択率でしかもタール及び固体炭素質物質の無視 し得る生成で製造するだめの方法が見い出された。この方法では、メタン含有ガ ス供給原料は反応帯域において酸素と接触するが、この酸素は遊離基開始剤とし て作用する・この方法の重要な部分は、酸素及びガス供給原料を予備混合せずに 別個に反応帯域に導入すべきであることである。In the present invention, free radical-initiated thermal conversion of methane or methane-containing gas feedstock Useful higher hydrocarbon products, including benzene-rich liquids, can be produced by with relatively high selectivity of feedstock conversion to An alternative method has been found to produce a product that is possible. This method uses methane-containing gas The gas feed is contacted with oxygen in the reaction zone, which acts as a free radical initiator. The key part of this method is that the oxygen and gas feedstocks are not premixed. It should be introduced separately into the reaction zone.

かくして、本発明は、メタ/含有ガス供給原料を酸素と少なくとも約1,300 にの温度において該供給原料の少なくとも一部分をベンゼンに転化させるのに十 分な時間接触させ、しかも該酸素を別個に反応帯域に導入しそして反応帯域にメ タンのα5容t%以上の量で存在させることからなる方法によって該供給原料か らC2及びそれよ)高級のガス状炭化水素並びにベンゼンに富む炭化水素液体を 製造することに関するものである。液状炭化水素とは、もちろん、25℃及び1 気圧において液体である炭化水素を意味する。メタン含有ガス供給原料とは天然 ガス1、石炭、コークス又は他の炭素質物質の部分燃焼によって生成されたメタ ン含有合成ガス等を意味する無視し得るタール及び固体炭素質物質とは、全生成 物の約2重量%よりも低いことを意味する。Thus, the present invention provides a meth/containing gas feedstock with oxygen and at least about 1,300 sufficient to convert at least a portion of the feedstock to benzene at a temperature of the oxygen is introduced separately into the reaction zone and the oxygen is introduced separately into the reaction zone. the feedstock by a method comprising the presence of α5 volume t% or more of tan. C2 and it) higher gaseous hydrocarbons and benzene-rich hydrocarbon liquids. It is about manufacturing. Of course, liquid hydrocarbons are defined as Refers to hydrocarbons that are liquid at atmospheric pressure. What is methane-containing gas feedstock?Natural Gas 1, meth produced by partial combustion of coal, coke or other carbonaceous materials Negligible tar and solid carbonaceous material, which refers to syngas containing This means less than about 2% by weight of the product.

また、メタンをアルミナの存在下に1,300に以上の比較的高い温度に加熱す るととができしかもこの場合にアルミナ表面上に炭素が生成しないことが見い出 されたが、このこともこの開示の一部分を構成する。このことは、メタンは約9 23に程の低い温度において分解し始めて表面の汚れを引き起こすことが当業者 には知られているという事実にかんがみて意外なことである。かくシフて、メタ ンを炭素質物質への分解を招くことなく予熱するための熱交換楳体としてアルミ ナを用いることができることも分かった。Additionally, heating methane to a relatively high temperature of over 1,300 °C in the presence of alumina It was discovered that carbon can be formed on the alumina surface in this case. , which also forms part of this disclosure. This means that methane is about 9 It is known to those skilled in the art that at temperatures as low as 23°C it begins to decompose and cause surface contamination. This is surprising considering the fact that it is well known. So shift, Meta. aluminum as a heat exchanger to preheat the water without decomposing it into carbonaceous materials. It was also found that it is possible to use the na.

発明の詳細な記述 本発明の方法において必要とされる反応時間、温度及び酸素量は相互に関係して いる。高い反応温度程、知かい反応時間及び少ない酸素量で済み、この逆のこと も言える。一般には、反応温度は約1300〜1.800 Kの範囲である。好 ましいそして最適な反応温度は反応圧に左右される。大気圧では、反応温度は、 好ましくは約1.400〜1,700に更に好ましくは約1,400〜1.60 0にの範囲である。これらの条件下で、反応時間は、一般には約0,1〜1秒好 ましくは0.2〜05秒更に好ましくは約0.2〜03秒の範囲である。もし反 応をあまシに長ずざる時間続けさせると、ベンゼン生成に対づ−る選択率が低下 し、そして有意量の望まれないタール状及び炭素質物質が形成される。detailed description of the invention The reaction time, temperature and amount of oxygen required in the method of the invention are interrelated. There is. Higher reaction temperatures require shorter reaction times and lower amounts of oxygen, and vice versa. You can also say Generally, the reaction temperature ranges from about 1300 to 1.800K. good The desired and optimum reaction temperature depends on the reaction pressure. At atmospheric pressure, the reaction temperature is Preferably about 1.400 to 1,700, more preferably about 1,400 to 1.60 It is in the range of 0. Under these conditions, the reaction time is generally about 0.1 to 1 seconds, preferably It is preferably in the range of 0.2 to 0.05 seconds, more preferably about 0.2 to 0.3 seconds. If against If the reaction continues for a short period of time, the selectivity for benzene formation decreases. and significant amounts of undesired tar-like and carbonaceous materials are formed.

本発明の方法に対しては、酸素及びメタンをメタンが反応温度・に達するまで混 合せず、次いで酸素によって開始される遊離基反応を達成するためにそれらをで きるだけ迅速に反応温度で混合し、これによって望まれない反応及びそれに付随 する望まれない化合物の生成を最少限にすることが重要である。実際的なこと\ して、これは、酸素及びメタン含有ガス供給原料全反応帯域に別個に導入するこ とによって容易に達成される。同様に、メタンは、その崩壊的な熱分解を回避す るためにできるたけ迅速に反応温度に加熱されるべきである。所望ならば、メタ ンは、炭素質物質又はその前駆体物質に分解又は重合させずに酸素の不在下に約 975〜t O’75 K程の高い温度に比較的短かい時間予熱することができ る。かくして、反応器又は反応器の供給原料加熱器の熱使用毎を最少限にするた めにメタンを任意の都合のよい手段によってか\る温度に予熱するのが有益であ る場合もある。以下の実施例では、メタンは、一段階において約104〜10’ K / secの速度で室温から反応温度に加熱された。For the method of the invention, oxygen and methane are mixed until the methane reaches the reaction temperature. and then combine them to achieve an oxygen-initiated free radical reaction. Mix as quickly as possible at the reaction temperature, thereby avoiding unwanted reactions and their associated It is important to minimize the formation of undesirable compounds. Practical things As such, this can be introduced separately into all reaction zones as oxygen and methane containing gas feedstocks. easily achieved by Similarly, methane avoids its destructive thermal decomposition. It should be heated to the reaction temperature as quickly as possible to ensure that the reaction temperature is maintained. If desired, meta In the absence of oxygen, the carbonaceous material or its precursor material is decomposed or polymerized. It can be preheated to a high temperature of 975~t O'75 K in a relatively short period of time. Ru. Thus, in order to minimize the heat usage of the reactor or reactor feed heater. It may be advantageous to preheat the methane by any convenient means to a temperature of In some cases. In the examples below, methane is approximately 10 to 10' in one step. It was heated from room temperature to the reaction temperature at a rate of K/sec.

所望ならば、メタン又はメタン含有ガス供給原料は、供給原料のいくらかを燃焼 させ、未燃焼供給原料に燃焼生成物を混合しそしてこの混合物を反応帯域に導入 しそこでこれを酸素又は酸素前駆体物質と接触させることによって少なでとも部 分的に加熱することができる。If desired, the methane or methane-containing gas feedstock may be combusted to combust some of the feedstock. mix the combustion products with the unburned feedstock and introduce this mixture into the reaction zone. and then at least partially by contacting it with oxygen or an oxygen precursor substance. Can be heated in minutes.

また、本発明の方法によって形成された反応生成物を、後続の反応を停止させそ れに伴なったタール及び炭素質物質への所望生成物の損失を最少限にするのに十 分なだけ低い温度レベルに迅速に冷却又は急冷することも重要びそれよシも高級 の飽和又は不飽和炭化水氷ガス、又はべ/ゼン及びトルエンの如き液体)、(b )生成物をか\る温度に保持する時間及び(C)か\る温度から分解が全く起ら ない周囲温度の如きm度への二次的な冷却速度に依存して一般には約500〜1 ,0QOKの範囲である。もちろん、ベンゼン及び他の反応生成物(特にアセチ レン、エチレン及び他のオレフィンの如き不飽和物)の分解は500に程の低い 温度でさえも起こる場合があシ、そしてか\る分解の程度は時間及び温度の函数 であることを理解されたい。用いる急冷速度は、所望の反応生成物に左右される 。かくして、もしアセチレンが所望生成物である場合には、所望生成物がベンゼ ンであってアセチレンが望まれない場合よシも速い急冷速度が必要とされること が理解されよう。−例として、しかし限定するものでトないが、本発明の方法で は、メタン反応生成物を約1500にの反応温度から約500Kに急冷する場合 に10’に/秒〜10’に7秒の範囲の急冷速度が成功下に用いられた。10’ に7秒及び10’に7秒の急冷速度は、それぞれ100ミリ秒及び1ミリ秒にお いて1.500 Kから500Kに冷却する。Additionally, the reaction products formed by the method of the present invention can be used to stop subsequent reactions. sufficient to minimize the associated loss of desired product to tar and carbonaceous material. It is also important to quickly cool or quench to a temperature level as low as possible, and it is also important to saturated or unsaturated hydrocarbon ice gas, or liquids such as benzene and toluene), (b ) the time the product is held at that temperature and (C) the time at which no decomposition occurs from that temperature. Typically about 500-1 m depending on the secondary cooling rate to ambient temperature such as ,0QOK. Of course, benzene and other reaction products (especially acetate) decomposition of unsaturates such as olefins, ethylene, and other olefins is as low as 500 Even temperature can occur, and the extent of such decomposition is a function of time and temperature. I would like you to understand that. The quenching rate used depends on the desired reaction product. . Thus, if acetylene is the desired product, then the desired product is benzene. Faster quenching rates may be required if acetylene is not desired and acetylene is not desired. will be understood. - By way of example, but not limitation, the method of the invention When the methane reaction product is quenched from the reaction temperature of about 1500 to about 500K Quenching rates ranging from 10' to 7 seconds to 10' to 7 seconds have been successfully used. 10' A quench rate of 7 seconds for Cool from 1.500K to 500K.

先に述べたように、本発明の方法に対しては、供給原料ガスのメタン含量を基に して0.5容量%よシも多くの酸素が必要とされる。好ましくは、少なくともo 7容量%そして好ましく、は少なくとも約10容置%の酸素が使用される。この 酸素含量は、分子状酸素を基にしている。As previously mentioned, for the method of the present invention, the methane content of the feed gas is As much as 0.5% by volume of oxygen is required. Preferably at least o 7% by volume and preferably at least about 10% by volume of oxygen is used. this Oxygen content is based on molecular oxygen.

しかしながら、この酸素は、分子状酸素として、又は加熱時に酸素原子上にRO O・パーオキシ化合物、RO・等の如き1個以上の不対電子があるような酸素含 有遊離基を生成する化合物として存在してもよい。特定の理論によって拘束され ることを望まないけれども、本発明の形成される炭化水素遊離基の如き遊離基に よって開始されるものと思われる。遊離基開始剤として用いられる酸素の最大量 は収率及び生成物選択率の考慮事項に左右されるが、しかし一般には供給原料の メタン含量を基にして約10容社%好ましくは5容量%の酸素を越えないのが好 ましい。かくして、当業者には、本発明の方法は通常の燃焼法又は部分酸化法で はないことが理解されよう。However, this oxygen is present either as molecular oxygen or as RO on oxygen atoms upon heating. Oxygen-containing compounds with one or more unpaired electrons such as O.peroxy compounds, RO., etc. It may also exist as a compound that generates free radicals. bound by a particular theory Although it is not desired that free radicals such as the hydrocarbon free radicals formed in the present invention Therefore, it seems that it will start. Maximum amount of oxygen used as free radical initiator depends on yield and product selectivity considerations, but generally depends on feedstock It is preferred not to exceed about 10% by volume of oxygen, preferably 5% by volume, based on the methane content. Delicious. Thus, it is clear to those skilled in the art that the process of the present invention can be carried out using conventional combustion or partial oxidation methods. It will be understood that there is no

ベンゼンが本発明の方法の特に望ましい生成物であるけれども、他の有用なC2 及びそれよシ高級のガス状及び液状炭化水素生成物も亦生成される。以下の例2 の操作を使用して得られた次の表は、2,0容量%の酸素と1.425にの反応 温度において250ミリ秒接触させたメタン供給原料からの典型的な生成物成分 の分析結果を示すものである。メタン転化率は約25iii%であった。Although benzene is a particularly desirable product of the process of the invention, other useful C2 and higher gaseous and liquid hydrocarbon products are also produced. Example 2 below The following table obtained using the procedure shows the reaction of 1.425 with 2,0% by volume of oxygen Typical product components from methane feedstock contacted for 250 milliseconds at temperature This shows the results of the analysis. The methane conversion rate was about 25iii%.

無視し得る愈の固体炭素質生成物龜タール状物質が検出された。Negligible amounts of solid carbonaceous products and tar-like substances were detected.

先に記載したように、無視し得るとは、全生成物を基は、本発明の方法によって 、全生成物を基にして約04〜2重量%のタール状及び固体炭素質物質(又はメ タン供給原料を基にして01〜2.5重量%)が生成されることが分った。これ を表現する他の方法は、生成されたベンゼンの量に対して生成されたタール及び 固体炭素質物質の比率である(これは11〜5.7重量%である)。これは、転 化されたメタンを基にして21重鼠%のタール及び1B、5重量%のベンゼン( これは113.5重量%のタール/ベンゼン比率として表わすことができる)を 生成したスミス氏姓の方法の如き従来技術の方法とは著しく対照をなすものであ る。As mentioned above, negligible means that based on the total product , about 0.4 to 2% by weight of tarry and solid carbonaceous materials (or methane) based on the total product. 01-2.5% by weight based on the tan feedstock) was found to be produced. this Another way to express is the amount of tar and tar produced relative to the amount of benzene produced. The proportion of solid carbonaceous material (which is 11-5.7% by weight). This is Based on the converted methane, 21% tar and 1B, 5% benzene ( This can be expressed as a tar/benzene ratio of 113.5% by weight). This is in marked contrast to prior art methods such as the generated Smith surname method. Ru.

生 成 物 炭化水素生成物選択率、 メチルアセチレン ビニルアセチレン タール及び固体炭素質生成物 1 合 計 100.0 図面の簡単な説明 第1図は、各実施例において用いた装置の概略図である。Product Hydrocarbon product selectivity, methyl acetylene vinyl acetylene Tar and solid carbonaceous products 1 Total 100.0 Brief description of the drawing FIG. 1 is a schematic diagram of the apparatus used in each example.

第2図は、よシ高級の炭化水素生成物に転化されたメタンの%を1,425にの 反応温度及び250ミ!J秒の反応時間における酸素含量の函数として示すグラ フである。Figure 2 shows the percentage of methane converted to higher hydrocarbon products at 1,425. Reaction temperature and 250mm! The graph shown as a function of the oxygen content at a reaction time of J seconds. It is f.

第3図は、炭化水素生成物分布を250ミリ秒の反応時間及び2%の酸素におけ る反応時間の函数として表わしたプロットである。Figure 3 shows the hydrocarbon product distribution at a reaction time of 250 ms and 2% oxygen. This is a plot of the reaction time as a function of the reaction time.

第4図は、炭化水素生成物分布を2%の酸素及び1.425にの反応温度におけ る反応時間の函数として表わしたプロットである。Figure 4 shows the hydrocarbon product distribution at 2% oxygen and a reaction temperature of 1.425 This is a plot of the reaction time as a function of the reaction time.

本発明は、次の実施例を参照することによって容易に理解されよう。The invention will be easily understood by reference to the following examples.

用いだ笑験反応器装置は、第1図に概略的に示されている。これは、グラファイ ト加熱要素12によって包囲された長さ6t0備でZOclIの内径を有するア ルミナ管10よシなっていた。グラファイト加熱要素12は、それとアルミナ管 の外壁との間におよそ約α5cmの空間11が存在するようにアルミナ管の上に 配置された。かくして、グラファイト加熱要素は、アルミナ管と接触しなかった 。要素12と管10との間の空間11は、ヘリウム又はアルゴンの如き不活性ガ スで連続的にパージされた。次いで、加熱要素12の上に約6.41のグラファ イトフェルト絶縁体13を配置した。グラファイト絶縁体の上には、水冷式アル ミニウムジャケット1sを配!した。管10にアルミナハネカム14を嵌合し、 そして一端をアルミニウム端板16によってキャップした。管10の他端には温 水冷却型集成体54を取シ付けそしてアルミニウム端板18でキャップした。操 作の間に、メタン含有供給原料ガスは、流入口20及び22を経て反応室に入り 、そこからハネカム14を通過した。このハネカムは、ガス流れをまっすぐにし 且つそれを反応温度に加熱する働きをした。ハネカム14を通過した後、供給原 料ガスは次いで反応帯域24に入った。反応帯域24には、管路26及び注入器 ヘッド28を経て@累が導入された。酸素及び炭化水紮供給原料流れは、酸素が 所望温度においてメタンの遊離基反応を開始するのを確実にするために反応帯域 24に別個に導入された。反応帯域24は、ハネカム加熱器14と可動試料プロ ーブ30の先端との間の距離によって定められた。The experimental reactor apparatus used is shown schematically in FIG. This is graphite An aperture with a length 6t0 and an inner diameter of ZOclI surrounded by a heating element 12 Lumina tube 10 was getting worse. Graphite heating element 12 and alumina tube on top of the alumina tube so that there is a space 11 of approximately α5cm between the outer wall of the Placed. Thus, the graphite heating element did not come into contact with the alumina tube. . The space 11 between the element 12 and the tube 10 is filled with an inert gas such as helium or argon. continuously purged at Then about 6.41 graphers are placed on top of the heating element 12. It felt insulator 13 was arranged. Water-cooled aluminum is placed on top of the graphite insulator. Comes with 1s mini jacket! did. Fitting the alumina honeycomb 14 into the tube 10, One end was then capped with an aluminum end plate 16. The other end of the tube 10 has a warm The water cooled assembly 54 was installed and capped with aluminum end plates 18. Miscellaneous During operation, methane-containing feed gas enters the reaction chamber via inlets 20 and 22. , from there it passed Honeycomb 14. This honeycomb straightens the gas flow and served to heat it to the reaction temperature. After passing through the honeycomb 14, the feed source The feed gas then entered reaction zone 24. The reaction zone 24 includes a line 26 and an injector. After Head 28, @cum was introduced. The oxygen and hydrocarbon feedstock stream is reaction zone to ensure initiation of the free radical reaction of methane at the desired temperature. It was introduced separately in 24. The reaction zone 24 includes a honeycomb heater 14 and a movable sample processor. It was determined by the distance between the tip of the tube 30 and the tip of the tube 30.

反応生成物は、急冷され、そして3つの同心ステンレス鋼管からなる熱水冷却式 試料グローブ30を使用してハネカム14から種々の軸方向距離で取シ出された 。ガス生成物を試料採取するに当っては、グローブ50を炉の底部から予定の軸 方向位置まで反応帯域内に挿入した。The reaction products were quenched and cooled using a hydrothermal system consisting of three concentric stainless steel tubes. Samples were removed at various axial distances from the honeycomb 14 using a sample globe 30. . To sample the gaseous products, the globe 50 is moved from the bottom of the furnace to the intended shaft. into the reaction zone up to the directional position.

次いで、プローブに連結されたサンプリングポンプ(図示せず)を作動させ、そ して等速ガス試料がグローブを経てその先端から抜き出されるように調整した。Next, a sampling pump (not shown) connected to the probe is activated and its The probe was adjusted so that a uniform gas sample was extracted from the tip of the globe through the globe.

次いで、急冷された試料を、分析用の炎イオン化及び熱伝導性検出器を備えたガ スクロマトグラフ(図示せず)に通した。The quenched sample is then placed in a gas chamber equipped with flame ionization and thermal conductivity detectors for analysis. Passed through a chromatograph (not shown).

特定の実験についての反応時間は、プローブ3oの先端とハネカム14との間の 距離によって決定され、そしてプローブ30とハネカム14との間の距離を増減 するためにプローブ30の軸方向距離を調節することによって変動させることが できた。The reaction time for a particular experiment is determined by the time between the tip of the probe 3o and the honeycomb 14. determined by the distance and increasing or decreasing the distance between the probe 30 and the honeycomb 14 can be varied by adjusting the axial distance of the probe 30 to did it.

プローブ50のために用いた冷却水は、生成物の外部凝縮及び内部凝縮の両方を 回避するために約75℃に予熱された。スチームではなく熱水がプローブ3oか ら排出されることに注目すべきである。このグローブによって提供される反応生 成物の急冷速度は、約10’に7秒から100に7秒の範囲であった。テフロン 管路(図示せず)によってプローブ30をガスクロマトグラフに連結したが、こ の管路はそこにおける生成物の吸着及び凝縮を防止するために110℃に加熱さ れた。操作の間に、試料プローブ30によって取シ出されなかったガス状生成物 ム、管10及び冷却集成体34を降下しそして排出管路32を経て抜き出された 。The cooling water used for probe 50 provides both external and internal condensation of the product. It was preheated to about 75°C to avoid. Is the probe 3o hot water instead of steam? It should be noted that the The reaction life provided by this glove The quenching rate of the product ranged from approximately 10'7 seconds to 100'7 seconds. Teflon The probe 30 was connected to a gas chromatograph by a conduit (not shown); The pipes were heated to 110°C to prevent product adsorption and condensation therein. It was. Gaseous products not removed by sample probe 30 during operation system, pipes 10 and cooling assembly 34 and is extracted via discharge line 32. .

反応器の温度は、絶縁体15を通して挿入されそして加熱要素12のすぐ隣シ( に位置されたほう素−グラファイト/グラファイト熱電対によって制御監視され た。アルミナ管10の外壁温度は、冷却ジャケット15及びグラファイト絶縁体 13の壁にあるのぞき窓によって観察される光高温計を使用してチェックされた 。反応帯域24の温度は、炉の底部を経て反応帯域に挿入された酸化ジルコニウ ム被覆白金/白金−15%ロジウム熱電対を使用して測定された。The temperature of the reactor is maintained through the insulator 15 and immediately adjacent to the heating element 12 ( controlled and monitored by a boron-graphite/graphite thermocouple located at Ta. The outer wall temperature of the alumina tube 10 is determined by the temperature of the cooling jacket 15 and the graphite insulator. Checked using a light pyrometer observed by a peephole in the wall of 13 . The temperature of the reaction zone 24 is controlled by the temperature of the zirconium oxide inserted into the reaction zone through the bottom of the furnace. was measured using a rubber-coated platinum/platinum-15% rhodium thermocouple.

セラミックハネカム14は、0318cmの公称孔径を有する多数のまっすぐな 、軸方向に整列され、半径方向に間隔を置いて配置された穴を形成された厚さ2 54備のものであシ、そしてそれと反応器壁との間の熱伝達を最大限にするため にアルミナ管1oの内径に丁度嵌合するように円柱形状に切断された。このハネ カムは、供給原料ガス流れを加熱し且つまっすぐにする働きをなした。The ceramic honeycomb 14 has a large number of straight holes with a nominal hole diameter of 0.318 cm. , thickness 2 formed with axially aligned and radially spaced holes. 54, and to maximize heat transfer between it and the reactor wall. It was cut into a cylindrical shape so as to fit exactly into the inner diameter of the alumina tube 1o. This honey The cam served to heat and straighten the feed gas stream.

熱伝達の計算によれば、用いた実験条件下で、ハネカムはガス供給原料に対して 約104〜IO’に7秒の加熱速度を提供したことが示された。これらの計算値 は、ガスがハネカムから出たときにその温度がハネカムそれ自体の温度に近いこ とを示している。これらの計算値は、反応帯域の温度を酸化ジルコニウム被覆白 金/白金−16%ロジウ今熱を対で測定することによって確認された。管10に 関して1.500 Kの壁温度での典型的な実験条件下において、反応帯域24 におけるガスの反応時間平均温度は約1.425 Kであった。すべての実験に おいて、アルミナハネカム14における炭素付着の形跡は全くなく、シかも多く の使用時間後にもハネカムの閉塞又はそれを構切っての圧力降下が全くなかった ことを付言したい。Heat transfer calculations show that under the experimental conditions used, the honeycomb It was shown that a heating rate of 7 seconds provided approximately 104 to IO'. These calculated values means that when the gas leaves the honeycomb, its temperature is close to that of the honeycomb itself. It shows. These calculations determine the temperature of the reaction zone for the zirconium oxide coated white Confirmed by measuring the gold/platinum-16% rhodium heat pair. to tube 10 Under typical experimental conditions at a wall temperature of 1.500 K, the reaction zone 24 The average temperature of the gas during the reaction time was approximately 1.425K. for all experiments However, there was no evidence of carbon adhesion on the alumina honeycomb 14, and there were many signs of carbon adhesion. There was no blockage of the honeycomb or any pressure drop due to it even after hours of use. I would like to add something.

酸素注入器組立体は、円筒ヘッド2日に付設された供給管26よシなっていた。The oxygen injector assembly consisted of a supply tube 26 attached to the cylindrical head.

ヘッド28は、その閉鎖端近くに同じ高さに配置された直径α022儂の6個の 半径方向にあけられた孔を有していた。この注入器組立体は、ハネカム14の中 央通路を通して挿入され、そしてヘッド28の孔がハネカム14の底面のすぐ下 側にくるように位置づけられた。実験の間に、酸素は、反応帯域の中心から外側 に向いた放射状の噴流として孔を経て注入された。直交流噴流混合の計算によれ ば、実験で用いた条件下において、酸素と炭化水素供給原料ガス流れとの完全な 噴流混合に必要とされる時間は反応室における反応時間に比較して無視し得るも のであることが示された。The head 28 has six holes of diameter α022 located at the same height near its closed end. It had holes drilled in the radial direction. This syringe assembly is placed inside the honeycomb 14. is inserted through the central passage and the hole in the head 28 is just below the bottom of the honeycomb 14. It was positioned to the side. During the experiment, oxygen is transferred from the center of the reaction zone to the outside. It was injected through the hole as a radial jet directed toward the According to the calculation of cross-flow jet mixing For example, under the conditions used in the experiment, the complete interaction between oxygen and hydrocarbon feed gas streams is The time required for jet mixing is negligible compared to the reaction time in the reaction chamber. It was shown that

反応帯域24の表面対容積比は、塵の影響が無意味になるのを゛確実にするため に比較的小さい約0.57α−1であった。これを証明するために実験が行われ た。これを測定するために、ハネカム14の頂部にガス流れの制流子を置いた。The surface-to-volume ratio of the reaction zone 24 is selected to ensure that dust effects are negligible. It was relatively small, about 0.57α-1. An experiment was conducted to prove this Ta. To measure this, a gas flow restrictor was placed on top of the honeycomb 14.

この制流子は、アルミナ管1oの内側に丁度嵌合し且つ直径2.77鍋の穴を有 する環状のアルミナ板であった。かくして、メタンガス流れは、反応帯域24の 下流側で再び膨張する前に反応帯域24の中央部分(これは、反応室の全横断面 積の約15%に当たる)に制限された。同じ反応時間での生成動程の分布を比べ ると、ガス流れの制流子を用いた場合でも用いない場合でも反応器からの生成物 の間でほとんど差異がないこと16 で壁のl9が全くなかったことを立証した。This restrictor fits exactly inside the alumina tube 1o and has a hole with a diameter of 2.77 mm. It was a ring-shaped alumina plate. Thus, the methane gas stream is directed to the reaction zone 24. The central part of the reaction zone 24 (which covers the entire cross-section of the reaction chamber) before expanding again downstream (approximately 15% of the product). Compare the distribution of production dynamics at the same reaction time , the product from the reactor with or without a gas flow restrictor is There is almost no difference between 16 This proved that there was no l9 on the wall at all.

例 1 この実験は、メタンの高級炭化水素への転化度に及はす酸素濃度の影巻を調べた ものであシ、そして先の実験操作の項目の下に記載した装置及び操作を使用して 行われた。反応帯域の温度は1,425にであシ、そして反応時間は250ミリ 秒であった。10ノ/分のメタンを1ノ/分のアルゴンと混合し、そしてこの混 合物を、メタンを反応温度に加熱するへネカム14を経て第1図に示す反応器に 供給した。アルゴンは、炭素収支測定(平均して、98〜100%の範囲の炭素 収支を示した)のトレーサーとして用いられた。この範囲は実験誤差の範囲内で あった。と云うのは、反応帯域において形成された固体炭素質物質の無視し得る (即ち、生成物の1重量%)生成の形跡しかなかったからである。同時に、流入 口26及びヘッド28を経て反応器に0.2ノ/分の酸素とヘリウムとの混合物 を別個に供給した。酸素−ヘリウム流れは、ンタンーアルゴン流れと同じ混合パ ターンを硝保するようにその運動蓋が常に一定に保たれるような態様で導入され た。この目的に対して、HCQ量は、酸素−ヘリウム混合物の全流量が異なる酸 素濃度において、0、2 J 7分で一定に維持されるように変動された。約1 〜2分後に、反応は定常状態に達した。反応の間に、生成物は、試料グローブ3 0を経て反応帯域24から連続的に取り出されそしてガスクロマトグラフに送給 された。Example 1 This experiment investigated the effect of oxygen concentration on the degree of conversion of methane to higher hydrocarbons. using the equipment and procedures described under the experimental procedure section above. It was conducted. The temperature of the reaction zone was 1,425°C, and the reaction time was 250mm. It was seconds. Mix 10 n/min of methane with 1 n/min of argon and The mixture is transferred to the reactor shown in Figure 1 via a henecum 14 which heats the methane to the reaction temperature. supplied. Argon is used for carbon balance measurements (on average, in the range of 98-100% carbon (showing income and expenditure) was used as a tracer. This range is within experimental error. there were. This is due to the negligible amount of solid carbonaceous material formed in the reaction zone. (i.e., 1% by weight of the product) as there was only evidence of formation. At the same time, the influx A mixture of oxygen and helium at 0.2 n/min is added to the reactor via port 26 and head 28. were supplied separately. The oxygen-helium flow has the same mixing ratio as the nitrogen-argon flow. It is introduced in such a way that its movement cover is always kept constant so as to protect the turns. Ta. For this purpose, the amount of HCQ is determined by the amount of acid The elementary concentration was varied to remain constant at 0.2 J for 7 minutes. Approximately 1 After ~2 minutes, the reaction reached steady state. During the reaction, the products are transferred to the sample globe 3 0 and is continuously removed from the reaction zone 24 and fed to the gas chromatograph. It was done.

供給原料ガス中のメタン含量を基にして存在する酸素の容量%は0〜2%で変動 された。The volume percent of oxygen present based on the methane content in the feed gas varies from 0 to 2%. It was done.

第2図はこの実験の結果のプロットであって、これは、遊離基開始メタン転化を 達成するために反応帯域において必要とされる少なくとも約05容量%の酸素と いう最少量の予期されない意外な効果を明確に例示している。Figure 2 is a plot of the results of this experiment, which shows the free radical initiated methane conversion. at least about 0.5% by volume of oxygen required in the reaction zone to achieve This clearly illustrates the unexpected and surprising effects of minimal amounts.

すべての場合において、メタンからのベンゼン生成に対する選択率は約35重量 %であシ、そしてC2の約75%がアセチレンであった。各実験の終シに有意量 の炭素質生成物が反応室の底部に堆積したことが分かったことに注目すべきであ る。これは、反応生成物のほとんどが試料プローブによって反応室から取シ出さ れずに排気口まで降下し続けたという事実によるものであった。それらが熱い反 応室を下って進行し続けるにつれて、それらは反応して重合し続け、最終的には タール及び炭素質生成物を形成する。In all cases, the selectivity for benzene formation from methane is approximately 35 wt. % and about 75% of the C2 was acetylene. Significant amount at the end of each experiment It should be noted that carbonaceous products were found to be deposited at the bottom of the reaction chamber. Ru. This means that most of the reaction products are removed from the reaction chamber by the sample probe. This was due to the fact that the aircraft continued to descend to the exhaust port. They are hot As they continue to progress down the chamber, they continue to react and polymerize, eventually Forms tar and carbonaceous products.

しかしながら、本例及び以下の各側において、反応帯域で又は試料プローブで又 鉱試料ブμmプによって反応帯域から取シ出された生成物中で形成された固体炭 素質及びタール状物質の量は無視し得るものであったことを強調したい。However, in this example and each side below, either in the reaction zone or in the sample probe. Solid carbon formed in the product extracted from the reaction zone by the mineral sample pump We would like to emphasize that the amount of diathesis and tarry substances was negligible.

例 2 この実験は、例1のものと同様であったが、但し、酸素濃度はメタンの2容量% に維持ゴれそして反応時間は250ミリ秒に維持された。この実験では、メタン 転化率及び転化されたメタンの生成物分布に及ぼす温度の影響を調べるために温 度を変えて一連の実験を行なった。Example 2 This experiment was similar to that of Example 1, except that the oxygen concentration was 2% by volume of methane. The reaction time was maintained at 250 ms. In this experiment, methane Temperature was used to investigate the effect of temperature on the conversion rate and product distribution of converted methane. A series of experiments were conducted at varying degrees.

この実験の結果を第3図に示すが、これらは、温度上昇に応じたベンゼン生成の 増加及び増加量のC2炭化水素(75%アセチレン)生成を例示している。The results of this experiment are shown in Figure 3, which shows the increase in benzene production as the temperature increases. Figure 2 illustrates increasing and increasing amounts of C2 hydrocarbon (75% acetylene) production.

例 3 この実験は例1と同様であったが、但し、反応帯域温度は1,425Kに維持さ れそして酸素はメタン供給原料の2容量%であった。この実験では、反応時間は 、メタン転化度及び転化されたメタンの生成物分布に及ぼすその影蕾を調べるた めに変動された。結果を第4図に示すが、これらは、反応時間が増大するにつれ てC2及びベンゼン生成が徐々に増加することを示す(再ひ、C2の約75%は アセチレンであった)。Example 3 This experiment was similar to Example 1, except that the reaction zone temperature was maintained at 1,425 K. and oxygen was 2% by volume of the methane feed. In this experiment, the reaction time is , to investigate the degree of methane conversion and its influence on the product distribution of converted methane. It was changed due to The results are shown in Figure 4, and as the reaction time increases, shows a gradual increase in C2 and benzene production (again, about 75% of C2 acetylene).

例 4 この実験は、メタンが反応温度に達する前にメタン及び酸素を予備混合すると、 本発明の方法に帰着しないことを例示する。この実験では、2つの別個の反応器 が使用された。反応器請は別添加の場合を例示するために使用され、そして反応 器Bは予備混合した場合を例示するために使用された。両方の反応器とも、14 礪内径の石英管を円筒状のt熱式マツフル炉に軸方向に嵌合させてなるものであ った。反応生成物はガスクロマトグラフによって分析され、そして反応温度は1 .373 Kであった。Example 4 This experiment shows that if methane and oxygen are premixed before the methane reaches the reaction temperature, This example illustrates that the method of the present invention does not result. In this experiment, two separate reactors was used. The reactor name is used to illustrate the case of separate addition, and the reaction Vessel B was used to illustrate the premix case. Both reactors have 14 It is made by fitting a quartz tube with a cylindrical inner diameter into a cylindrical T-heat type Matsufuru furnace in the axial direction. It was. The reaction products were analyzed by gas chromatography, and the reaction temperature was 1 .. It was 373K.

反応DAては、06対1容量比の酸素対アルゴンを予熱し、そして反応器管の内 側に軸方向に配置された内径7■で外径9鴎の石英管を経て反応帯域に供給した 。予熱帯域は長さ12.5cInで、反応帯域は長さ94CMであった。メタン は、反応器管の内側と酸素/アルゴン注入管の外側との間の環状空間を経て反応 帯域に別個に添加された。メタンに対する予熱帯域も長さ12.5cmであった 。In reaction DA, a 0.6 to 1 volume ratio of oxygen to argon is preheated and the inside of the reactor tube is The reaction zone was fed through a quartz tube with an inner diameter of 7 mm and an outer diameter of 9 mm, which was placed axially on the side. . The preheat zone was 12.5 cIn long and the reaction zone was 94 CM long. methane The reaction occurs through the annular space between the inside of the reactor tube and the outside of the oxygen/argon injection tube. added separately to the zone. The preheating zone for methane was also 12.5 cm long. .

反応帯域に供給したCH4:02 :Arの全容社比は1: o、o6:α1で あった。The total ratio of CH4:02:Ar supplied to the reaction zone was 1:o, o6:α1. there were.

反応器Bでは、1:α06:α1容量比のCH4:Oz :Arが予備混合され 、そして3ws 工])を有する石英予熱管を経て反応帯域に供給された。予熱 帯域即ち炉の内側にある5鴎管の長さは28cmであった。反応帯域は長さ79 1であった。In reactor B, CH4:Oz:Ar with a volume ratio of 1:α06:α1 is premixed. , and 3ws]) to the reaction zone via a quartz preheating tube. preheat The length of the five tubes inside the zone or furnace was 28 cm. The reaction zone has a length of 79 It was 1.

両方の・場合に、反応は、約250.380及び500ミリ秒の反応時間で行わ れた。酸素の存在は、予備混合の場合である反応器Bではなく、別添加の場合で ある反応器人においてだけメタン転化率及びベンゼン収率を増加することが分か つた。予備混合の場合には、酸素を用いても向上は認められなかった。即ち、予 備混合の場合には、酸素を用いなくとも本質上同じ結果が得られた。In both cases, the reactions were carried out with reaction times of approximately 250, 380 and 500 ms. It was. The presence of oxygen is not in reactor B, which is the case of premixing, but in the case of separate addition. It was found that methane conversion and benzene yield increased only in certain reactors. Ivy. In the case of premixing, no improvement was observed with oxygen. In other words, the forecast In the case of premixing, essentially the same results were obtained without the use of oxygen.

別法人の場合に得られた結果は、例1.2及び6のデータを得るために用いた装 置(しかし、1,373にの低い温度で)におけると本質上同じメタン転化率向 上レベルを示した。The results obtained in the case of a separate legal entity apply to the equipment used to obtain the data in Examples 1.2 and 6. essentially the same methane conversion rate as at showed the upper level.

浄書(内容に変更なし) FIG、1 〔=:1也哨熾−イ峙し・tΣ1丁方ユ;そ」)1的1Bンプ夏8FIG、3 FIG、4 手続補正書(方式) 昭和60年7月4日 特許庁長官 志 賀 雫 殿 事件の表示 −−一一一引 PCT/US 84100949 補正をする者 事件との関係 特許出願人 〒103 住 所 東京都中央区日本橋3丁目13番11号油脂工業会館電話273−64 36番 補正命令通知の日付 昭和60年6月11日補正の対象 特許法第184条の5第1項の規定による書面の発明の名称の欄願書の翻訳文( 1,発明の名称の欄) 明細書第1頁の翻訳文 図面の翻訳文 1通 住所証明書及び翻訳文 各1通 補正の内容 別紙の通り 図面の翻訳文の浄書 (内容に変更なし)明 細 書 本発明は、メタンからの高級炭化水素の製造に関する。Engraving (no changes to the content) FIG.1 [=:1也熾-I faced and tΣ1 ちょうう;さ」)1 1Bump Summer 8FIG, 3 FIG.4 Procedural amendment (formality) July 4, 1985 Director General of the Patent Office Shizuku Shiga Incident display--111 reference PCT/US 84100949 person who makes corrections Relationship to the incident: Patent applicant 〒103 Address: Oil and Fat Industry Hall, 3-13-11 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Telephone: 273-64 No. 36 Date of notification of amendment order: June 11, 1985 Target of amendment Translation of the written application for the name of the invention pursuant to the provisions of Article 184-5, Paragraph 1 of the Patent Act ( 1. Name of invention column) Translation of the first page of the specification One translation of the drawing Address certificate and translation: 1 copy each Contents of the amendment as shown in the attached sheet Engraving of the translation of the drawing (no changes to the content) Specification The present invention relates to the production of higher hydrocarbons from methane.

より具体的に言えば、本発明は、誘離基開始剤として反応帯域に別個に添加され た少量の酸票の存在下にメタン及びメタン含有ガスをC7及びベンゼンを含めた それより高級の炭化水素に高温転化することに関する。More specifically, the present invention provides for the addition of a diluting group initiator separately to the reaction zone. Methane and methane-containing gases containing C7 and benzene were added in the presence of a small amount of acid residue. It relates to high temperature conversion to higher hydrocarbons.

開示の背景 50年以上にわたって、科学者は、天然ガスから有用な液状炭化水素生成物を製 造するための効率的な方法を見い出すべく試みをなしてきた。1931年の10 月に、米国の鉱山局は、スミス氏姓のn天然ガスからのモーター燃料の製造”と 題する報告書であるレボ−)AR,I。Background of disclosure For more than 50 years, scientists have been trying to make useful liquid hydrocarbon products from natural gas. Attempts have been made to find efficient ways to create 10 of 1931 In March, the U.S. Bureau of Mines announced that Smith's ``production of motor fuel from natural gas'' The report entitled Revo-) AR, I.

3143を発表した。このレポートにおいて、スミス氏及び協力者は、天然ガス の高温熱分解によるメタンからのベンゼン及びC2不飽和物の製造を最適化する ことに向けられた広範囲な研究の結果を要約している。これらの方法では約j、 150−1,240°Cの範囲の炉温度が用いられ、そしてこれらの最適条件下 においてそれらは29%の供給原料転化率及び転化された供給原料の18.5重 量%のベンゼン生成選択率を得た。スミス氏姓の方法によって生成された他の生 成物は、エチレン、アセチレン、本案並びにタール及び炭素質固形物であった。3143 was announced. In this report, Mr. Smith and his collaborators Optimizing the production of benzene and C2 unsaturates from methane by high temperature pyrolysis of It summarizes the results of extensive research devoted to this topic. In these methods, about j, Furnace temperatures in the range 150-1,240°C were used, and under these optimal conditions They have a feedstock conversion rate of 29% and a weight of 18.5% of the feedstock converted. % benzene production selectivity was obtained. Other raw materials produced by the Mr. Smith surname method The products were ethylene, acetylene, organic material, and tar and carbonaceous solids.

ター国際調査報告international search report

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 メタン含有ガス供給原料から液状炭化水素及び分子中に2個以上の炭素原子 を有するガス状炭化水素を製造する方法において、前記供給原料を反応帯域にお いて酸素と少なくとも約1,300にの温度において該メタンが該酸素の存在下 に反応して該ガス状及び液状炭化水素生成物を生成するのに十分な時間接触させ 、この場合に前記酸素は前記反応帯域において前記供給原料中のメタン含量の0 .5容量%よシも多い量で存在し、しかも該酸素及び供給原料は該反応帯域に別 個に導入されることを特徴とする製造法。 2、 酸素及び供給原料が反応帯域へのそれらの導入前に予備混合されないこと を更に特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。 3 炭化水素生成物が、該生成物の分解及び崩壊を防止するために反応温度から それよシも低い温度に急冷されることを更に特徴とする請求の範囲第1又は2項 記載の方法。 4、反応時間が約[L1〜1秒の範囲であることを更に特徴とする請求の範囲第 1〜5項のいずれか一項に記載の方法。 5 反応温度が約1.300〜1.800 Kの範囲であることを更に特徴とす る請求の範囲第1〜4項のいずれかN−項に記載の方法。 & 急冷温度が約1,0OOKよシも高くないことを更に特徴とする請求の範囲 第3〜5項のいずれか一項に記載の方法。 l 急冷速度が少なくとも約10’に7秒であることを更に特徴とする請求の範 囲第3〜6項のいずれか一項に記載の方法。 & そのようにして形成された反応生成物が、該生成物の分解及び崩壊を防止す るために反応温度から約500に〜1,0OOKの範囲の温度に急冷されること を更に特徴とする請求の範囲第3〜7項のいずれか一項に記載の方法。 9 酸素が反応において供給原料中のメタン含量の約10容量%よりも多くない 世で存在することを更に特徴とする請求の範囲第1〜8項のいずれか一項に記載 の方法。 1α 酸素が反応帯域において供給原料中のメタン含量の少なくとも約0.7容 量%の量で存在することを更に特徴とする請求の範囲第1〜9項のいずれか一項 に記載の方法。 11 形成されたC2ガス状炭化水素がアセチレンを含むことを更に特徴とする 請求の範囲第1〜10項のいずれか一項に記載の方法。 12、液状炭化水素生成物がベンゼンを含むことを更に特徴とする請求の範囲第 1〜11項のいずれか一項に記22 載の方法。 1& 無視し得る皿のタール状又は炭素質生成物が生成されることを更に特徴と する請求の範囲第1〜12項のいずれか一項に記載の方法。 14、特に実施例に関して実質上記載した如き、メタン含有ガス供給原料からの ガス状及び液状炭化水素の製造法0[Claims] 1 Liquid hydrocarbons and 2 or more carbon atoms in the molecule from the methane-containing gas feedstock In a method for producing gaseous hydrocarbons having a methane in the presence of oxygen at a temperature of at least about 1,300° C. for a sufficient period of time to react with the gaseous and liquid hydrocarbon products to produce the gaseous and liquid hydrocarbon products. , in which case the oxygen is added in the reaction zone to zero of the methane content in the feedstock. .. present in amounts as high as 5% by volume, and the oxygen and feedstock are separate from the reaction zone. A manufacturing method characterized by being introduced into individual pieces. 2. Oxygen and feedstocks are not premixed before their introduction into the reaction zone. The method of claim 1 further characterized by: 3 The hydrocarbon products are removed from the reaction temperature to prevent decomposition and disintegration of the products. Claim 1 or 2 further characterized in that the temperature is rapidly cooled to an even lower temperature. Method described. 4. Claim No. 4 further characterized in that the reaction time is in the range of about [L1 to 1 second]. The method according to any one of items 1 to 5. 5. Further characterized in that the reaction temperature is in the range of about 1.300 to 1.800 K. A method according to any one of claims 1 to 4. & The claims further characterized in that the quenching temperature is no higher than about 1,0OOK. The method according to any one of paragraphs 3 to 5. 1. Claims further characterized in that the quenching rate is at least about 10' to 7 seconds. The method according to any one of items 3 to 6. & The reaction products so formed are prevented from decomposing and disintegrating. be rapidly cooled to a temperature in the range of about 500 to 1,0 OOK from the reaction temperature. 8. A method according to any one of claims 3 to 7, further characterized by: 9 Oxygen in the reaction does not exceed about 10% by volume of the methane content in the feedstock According to any one of claims 1 to 8, further characterized in that it exists in the world. the method of. 1α Oxygen in the reaction zone is at least about 0.7 volume of the methane content in the feedstock 10. Any one of claims 1 to 9 further characterized in that the compound is present in an amount of %. The method described in. 11. Further characterized in that the C2 gaseous hydrocarbon formed comprises acetylene. A method according to any one of claims 1 to 10. 12. Claim No. 1 further characterized in that the liquid hydrocarbon product comprises benzene. Described in any one of paragraphs 1 to 1122 How to put it on. 1 & further characterized in that negligible tar-like or carbonaceous products are produced. 13. A method according to any one of claims 1 to 12. 14, in particular from a methane-containing gas feedstock substantially as described with respect to the Examples. Production method of gaseous and liquid hydrocarbons0
JP50259384A 1983-06-20 1984-06-20 High temperature production of benzene from natural gas Pending JPS60501607A (en)

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