PL2170792T3

Process for the selective oxidation of methane

Abstract

This record has no abstract on file.

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today

1 claim: 1 independent, 0 dependent

  1. 1
    Patent claims Zastrzeżenia patentowe 1. A method for converting methane to obtain methanol, comprising:introducing methane and gaseous air or oxygen, or gaseous air enriched with oxygen into a reactor under conditions of increased pressure;1. Sposób konwersji metanu z uzyskaniem metanolu, obejmujący: wprowadzanie metanu i gazowego powietrza lub tlenu lub gazowego powietrza wzbogaconego w tlen do reaktora w warunkach zwię kszonego ciśnienia;przy czym reaktor ma wewnętrzną powierzchnię wytworzoną z krzemionki lub powlekaną krzemionką, otaczającą strefę, w której te gazy reagują;i poddanie reakcji gazów w tej strefie reakcji w zwiększonej temperaturze w warunkach skutecznego wytworzenia metanolu i /lub wartościowych związków tlenowych, przy czym reakcję prowadzi się przy braku obecności w tej strefie reakcji jakiejkolwiek dodanej substancji, która w wymierny sposób wywierałaby wpływ na szybkość reakcji lub wydajność produktu i reaktor pracuje w temperaturze od 300°C do 600°C, którego wewnętrzną powierzchnię, wytworzoną z krzemionki lub powlekaną krzemionką, poddaje się obróbce z użyciem HF przed konwersją metanu z uzyskaniem metanolu. wherein the reactor has an internal surface made of silica or coated with silica surrounding a zone in which these gases react;and reacting the gases in this reaction zone at an elevated temperature under the conditions of effective methanol and / or valuable oxygenated compounds, the reaction being carried out in the absence of any added substance in this reaction zone that would measurably affect the reaction rate or yield product and the reactor operates at a temperature of 300 ° C to 600 ° C, the internal surface of which is made of silica or coated with silica, is treated with HF before converting methane to obtain methanol. 2. The method according to claim The process of claim 1, wherein the inner surface is made of quartz or coated with quartz. 2. Sposób według zastrz. 1, w którym wewnętrzna powierzchnia jest wytworzona z kwarcu lub powlekana kwarcem. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the reactor is operated at a pressure from 0.1 to 7.5 MPa. 3. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz., w którym reaktor pracuje przy ciśnieniu od 0,1 do 7,5 MPa. 4. The method according to claim 3, in which the reactor is operated at a pressure of 0.2 to 5 MPa. 4. Sposób według zastrz. 3, w którym reaktor pracuje przy ciśnieniu od 0,2 do 5 MPa. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the molar ratio of methane to oxygen is from 1 to 50. 5. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz., w którym stosunek molowy metanu do tlenu wynosi od 1 do 50. 6. The method according to claim The process of claim 5, wherein the molar ratio of methane to oxygen is from 2 to 20. 6. Sposób według zastrz. 5, w którym stosunek molowy metanu do tlenu wynosi od 2 do 20. 7. The method of any preceding claim, wherein the residence time in the reactor at the desired reaction temperature and pressure is from 0.1 to 100 seconds. 7. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz., w którym czas przebywania w reaktorze w żądanej temperaturze reakcji i ciśnieniu wynosi od 0,1 do 100 sekund. 8. The method according to claim 7. The process of claim 7, wherein the residence time in the reactor at the desired reaction temperature and pressure is from 1 to 75 seconds. 8. Sposób według zastrz. 7, w którym czas przebywania w reaktorze w żądanej temperaturze reakcji i ciśnieniu wynosi od 1 do 75 sekund. 9. The method according to claim The process of claim 8, wherein the residence time in the reactor at the desired reaction temperature and pressure is from 2 to 20 seconds. 9. Sposób według zastrz. 8, w którym czas przebywania w reaktorze w żądanej temperaturze reakcji i ciśnieniu wynosi od 2 do 20 sekund. 10. The method of any of the preceding claims, wherein the reactor is operated at a temperature between 400 and 450 ° C. 10. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz., w którym reaktor pracuje w temperaturze pomiędzy 400 i 450°C. 11. Use of a reactor having an internal surface made of silica or coated with silica and treated with HF before converting methane to obtaining methanol for carrying out the process according to any of the preceding claims. 11. Zastosowanie reaktora mającego wewnętrzną powierzchnię wytworzoną z krzemionki lub powlekaną krzemionką i poddaną obróbce z użyciem HF przed konwersją metanu z uzyskaniem metanolu do prowadzenia sposobu według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń. 12. Application according to claim The process of claim 11, wherein the inner surface is made of quartz or coated with quartz. 12. Zastosowanie według zastrz. 11, w którym wewnętrzna powierzchnia jest wytworzona z kwarcu lub powlekana kwarcem. 13. Application according to claim 11 or 12, wherein the reactor consists of a plurality of pipes and the internal diameter of the pipes is from 2 to 10 mm. 13. Zastosowanie według zastrz. 11 albo 12, w którym reaktor składa się z wielu rur i wewnętrzna średnica rur wynosi od 2 do 10 mm. 14. Application according to claim The process of claim 13, wherein the reactants are introduced from one side of the reactor tubes and the reaction products leave it from the opposite side. 14. Zastosowanie według zastrz. 13, w którym reagenty są wprowadzane z jednej strony rur reaktora, a produkty reakcji opuszczają go z przeciwnej strony. i5. Use according to any of claims i3 to i4, in which the pipes are arranged in parallel and connected to the bottom or top with the collector in such a way that only reagents can flow in one direction inside the pipe and in the other direction outside the pipe. i5. Zastosowanie według któregokolwiek z zastrz. i3 do i4, w którym rury są umieszczone równolegle i połączone na dole lub górze z kolektorem w ten sposób, iż jedynie reagenty mogą przepływać w jednym kierunku wewnątrz rury i w drugim kierunku na zewnątrz rury. Total Research & Technology Feluy Pełnomocnik: Total Research & Technology Feluy Representative: EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Drawing Rysunek PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Temperatura (°C) Temperature (° C) Figura 5: Konwersja metanu względem temperatury dla różnych rodzajów rur kwarcowych w standardowych warunkach reakcji (0,5 MPa, CH4/O2 = 9, przepływ całkowity = 25 ml/min), przy czym ♦, HSG;, GE2, x, GEi/Philips;·, ΡΞ;A, PN;Figure 5: Methane conversion versus temperature for various types of quartz tubes under standard reaction conditions (0.5 MPa, CH4 / O2 = 9, total flow = 25 ml / min), with ♦, HSG;, GE2, x, GEi / Philips;·, ΡΞ;A, PN;PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 100 φ 100 φ O 2 4 6 8 10 O 2 4 6 8 10 CHL conversion (%) Konwersja CHL (%) Figura 6: Selektywność związków tlenowych Ci (metanol + formaldehyd) względem konwersji metanu dla różnych rodzajów rur kwarcowych w standardowych warunkach reakcji (0,5 MPa, CH4/O2 = 9, przepływ całkowity = 25 ml/min), przy czym ♦ , HSQ;, GE2, x, GEi/Philips;·, PS;A, PN. Figure 6: Selectivity of oxygen compounds Ci (methanol + formaldehyde) relative to methane conversion for various types of quartz tubes under standard reaction conditions (0.5 MPa, CH4 / O2 = 9, total flow = 25 ml / min), where ♦, HSQ ;, GE2, x, GEi / Philips;·, PS;A, PN PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Figura 7: Schemat 4-kierunkowego reaktora równoległego i 5 różnych sekcji w jednej z 4 rur kwarcowych. Podczas badania w reakcji PMO jedną lub większą liczbę sekcji wypełniono granulatem kwarcowym. Figure 7: Schematic diagram of a 4- beam parallel reactor and 5 different sections in one of 4 quartz tubes. During the PMO test, one or more sections were filled with quartz granules. Figura 8: Wpływ ilości i lokalizacji wsadu kwarcowego na konwersję metanu w standardowych warunkach reakcji PMO (0,5 MPa, CH4/O2 = 9, przepływ całkowity = 25 ml.min-1) przy czym wsad oznaczony A sekcja 1;Δ, sekcja 2;x, sekcja 3;o, sekcja 4;, sekcja 5;·, bez wsadu kwarcowego. Figure 8: Effect of the amount and location of the quartz charge on methane conversion under standard PMO reaction conditions (0.5 MPa, CH4 / O2 = 9, total flow = 25 ml.min-1) with the load marked A section 1;Δ section 2;x, section 3;o, section 4;, section 5;· Without quartz charge. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 CHU conversion (%) Konwersja CHU (%) Temperatura (°C) Temperature (° C) Figura 9: Konwersja metanu względem temperatury dla różnych rur kwarcowych poddanych obróbce z użyciem HF i bez obróbki (0,5 MPa, CH4/O2 - 9, czas przebywania = 5,8 sekundy), przy czym A, HSQ + HF;x, Philips + HF;♦, HSQ;GE2;·, Philips. Figure 9: Methane conversion versus temperature for various quartz tubes treated with and without HF (0.5 MPa, CH4 / O2 - 9, residence time = 5.8 seconds), where A, HSQ + HF;x, Philips + HF;♦, HSQ;GE2;·, Philips. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 φ φ φ φ ό ό ω ω CHU conversion (%) Konwersja CHU (%) Figura 10: Selektywność związków tlenowych Ci (formaldehyd + metanol) względem konwersji metanu dla różnych rur kwarcowych poddanych obróbce z użyciem HF i bez obróbki (0,5 MPa, CH4/O2 = 9, czas przebywania = 5,8 sekundy), przy czym A HSQ + HF;♦, HSQ;, GE2, ·, Philips. Figure 10: Selectivity of oxygen compounds Ci (formaldehyde + methanol) relative to methane conversion for various quartz tubes treated with and without HF (0.5 MPa, CH4 / O2 = 9, residence time = 5.8 seconds), where A HSQ + HF;♦, HSQ;, GE2, ·, Philips. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Temperatura (°C) Temperature (° C) Figura 11: Konwersja metanu względem temperatury dla różnych rur kwarcowych PN o różnej średnicy wewnętrznej poddanych obróbce z użyciem HF i bez obróbki [0,5 MPa, CH4/O2 = 9, czas przebywania = 5,0 sekundy), przy czym ·, PN 3 mm;A, PN 4 mm;Δ PN 4 mm + HF;, PN 2 mm;□, PN 2 mm + HF. Figure 11: Conversion of methane to temperature for various PN quartz tubes with different internal diameter treated with and without HF [0.5 MPa, CH4 / O2 = 9, residence time = 5.0 seconds), where ·, PN 3 mm;A, PN 4 mm;Δ PN 4 mm + HF;, PN 2 mm;□, PN 2 mm + HF. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 100 100 CH conversion4 (%) Konwersja CH4 (%) Figura 12: Selektywność związków tlenowych Ci względem konwersji metanu dla różnych rur kwarcowych PN o różnej średnicy wewnętrznej poddanych obróbce z użyciem HF i bez obróbki (0,5 MPa, CH4/O2 = 9, czas przebywania = 5,8 sekundy), przy czym ·, PN 3 mm;A, PN 4 mm;Δ PN 4 mm + HF;, PN 2 mm;□, PN 2 mm + HF Figure 12: Selectivity of oxygen compounds Ci relative to methane conversion for various PN quartz tubes with different internal diameter treated with and without HF (0.5 MPa, CH4 / O2 = 9, residence time = 5.8 seconds), · PN 3 mm;A, PN 4 mm;Δ PN 4 mm + HF;, PN 2 mm;□, PN 2 mm + HF PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Figura 13: Konwersja CH4 względem temperatury w reakcji PMO w rurach kwarcowych HSQ + HF wypełnionych granulatem kwarcowym (frakcja przesiewowa 250-500 pm) na całej długości rury. (0,5 MPa, CH^Oz = 9, czas przebywania = 5,0 sekundy), przy czym ·, nie wypełniona rura HSQ + HF;O, wypełniona granulatem kwarcowym VWF poddanym obróbce;♦, wypełniona granulatem kwarcowym VWF poddanym obróbce z użyciem HF. Figure 13: CH conversion4 relative to the temperature in the PMO reaction in HSQ + HF quartz tubes filled with quartz granules (250-500 pm screening fraction) over the entire length of the tube. (0.5 MPa, CH ^ Oz = 9, residence time = 5.0 seconds), where ·, the tube is not filled HSQ + HF;O, filled with treated VWF quartz granules;♦, filled with VWF quartz granules treated with HF. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 CH4 conversion (%) Konwersja CH4 (%) Temperatura (°C) Temperature (° C) Figura 14: Konwersja metanu względem temperatury w reakcji PMO w rurach kwarcowych ΗΞΟ + HF przy różnych wartościach ciśnienia (CH4/O2 = 9, czas przebywania = 5,8 sekundy, 9,3 i 12,8 sekundy), przy czym ·, 0,5 MPa;A 0,8 Mpa;, 1,2 MPa. Figure 14: Conversion of methane to temperature in the PMO reaction in ΗΞΟ + HF quartz tubes at different pressures (CH4 / O2 = 9, residence time = 5.8 seconds, 9.3 and 12.8 seconds), with ·, 0 , 5 MPa;A 0.8 Mpa;, 1.2 MPa. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Selectivity of oxygen compounds Ci (%) Selektywność związków tlenowych Ci (%) CH4 conversion (%) Konwersja CH4 (%) Figura 15: Selektywność związków tlenowych Ci (formaldehyd + metanol) względem konwersji metanu otrzymana w warunkach przedstawionych na figurze 14. Figure 15: Selectivity of oxygenated Ci (formaldehyde + methanol) for methane conversion obtained under the conditions shown in Figure 14. PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89 EP 2 170 792 B1 EP 2 170 792 B1 Ciśnienie (bary) Pressure (bars) Product yield (%) Wydajność produktu (%) Figura 16: Wydajności produktu (mol%C) w reakcji PMO względem ciśnienia roboczego przy 100% konwersji tlenu przy czym ♦, CO;A, CO2;X, C2H6+C2H4;, HCHO;·, CH3OH (CH4/O2 = 9 , Tmax — 480). Figure 16: Product yields (mol% C) in PMO reaction relative to operating pressure at 100% oxygen conversion with ♦, CO;WHAT2;X, C2H6 + C2H4;, HCHO;· CH3OH (CH4 / O2 = 9, Tmax— 480). PL-PAT-2012-89 PL-PAT-2012-89