丁烷0.1?10%;經過分離器分離芳烴后，C1-C4烷烴分離尾氣與進口混合氣合并，通過氣栗11栗回至預熱器2d及芳構化反應器4，或通過氣栗lh，In栗回至預熱器2a及反應器3a，循環套用。
【附圖說明】
[0020]
附圖1甲烷低溫等離子體活化芳構化制備芳烴的流程示意圖[0021 ]甲烷等離子體活化反應，從反應物至產物的循環流程為:
[0022](l)la-2a-3a-lm-ln-2a
[0023](非循環:la-2a-3a-8a，b-l1-lj-lk-2d-4-ld-5(10)-le-6-lf-7-8a，b-9-芳烴粗品)
[0024](2)la-2a-3a-2b-3b-lb-ln-2a
[0025](非循環:la-2a-3a-2b-3b-8a，b-l1-lj-lk-2d-4-ld-5(10)-le-6-lf-7-8a，b-9-芳烴粗品)
[0026](3)la-2a-3a-2b-3b-2c-3c-lc-ln-2a
[0027](非循環:la-2a-3a-2b-3b-2c-3c-lc-8a，b-l1-lj-lk-2d-4-ld-5(10)-le-6-lf-7~8a, b-9-芳經粗品)
[0028]主要設備:
[0029]la，b，c，d，e，f，g，h，I，j，k，l，m和η 氣栗，2a，b，c，d 預熱器，3a，b，c多段串聯低溫等離子體反應器，4芳構化反應器，5鈀透氫膜分離器，6，7冷凝器，8a，b冷卻器，9氣液分離器，
10氫氣真空栗。
具體實施例
[0030]將來自儲槽的原料甲烷用氣栗Ia在0.1?0.12MPa下分別經過預熱器2a，b，c加熱后，通入多段串聯等離子體活化反應器3a，b，c中，內置石英玻璃管，功率為1w?lkW，在裝填有催化劑的反應器中，含有的催化劑為金屬及氧化物Ce、W、Mo、Ga，或負載化，載體為HZSM-5沸石分子篩，等離子體反應器3a，b，c出口混合氣中，若甲烷未達到規定的10?20 %單程轉化率，分別通過氣栗lm，lb，Ic和In栗回，循環套用；經過多段串聯等離子體活化反應，控制甲烷多程總轉化率為?50%，以避免反應器積碳為前提，得到的產物氣體中含甲烷?50%，乙烷0.1?20%，乙炔0.1?10%、丙烷0.1?10%，丁烷0.1?10%，氫氣5?20% ;反應器3a，b，c出口混合氣根據需要，也可以不循環分別通過氣栗11或冷卻器8a，b及氣栗l1、Ij和Ik及預熱器2d直接進入芳構化反應器4。
[0031]將等離子活化反應后出口含C1-C4的混合氣，分別經過冷卻器8a，b、氣栗l1、冷凝器7、氣栗lj、冷凝器6、氣栗lk、預熱器2d進行換熱，預熱至200?400°C，進入甲烷無氧芳構化反應器4中，反應器內設置輔助光源為高壓萊燈，波長為220?400nm，功率為20w?2kW，反應器中裝填的催化劑有金屬鉬和釕，載體為敗31-5或腿01-22，反應氣體壓力為0.1?
0.15MPa，反應溫度為200?400 °C，經過無氧芳構化反應器催化反應，反應器出口混合氣中含甲烷10?30%，芳烴30?40%，乙烷0.1?10%，丙烷0.1?10%，丁烷0.1?10%，氫氣5?30%。
[0032]將該產物氣體使用氣栗Id栗入鈀透氫膜分離器5，在300?400°C通過氫氣真空栗10脫除并回收氫氣，剩余混合氣體含芳烴、甲烷、乙烷、丙烷和丁烷及少量氫氣，通過氣栗le，If依次進入冷凝器6，7中，通過氣栗Ig進入冷卻器8a，b中換熱后，栗入氣液分離器9中，從氣液分離器9底部出口流出的冷凝液體為芳烴粗品(苯及少量甲苯)，頂部出口未冷凝的C1-C4烷烴，與進料氣體混合后通過氣栗11返回至芳構化反應器4，或通過氣栗lh，In返回至等離子體反應器3a中，循環套用。冷凝換熱器為二級冷凝器，采用多段串聯等離子體活化反應器3a，b，c出口產物混合氣含甲烷、乙烷、乙炔、丙烷及丁烷為冷媒，該冷媒在換熱過程中被加熱，冷卻器Sb換熱器采用循環水為冷卻介質，冷卻溫度為25?50°C，冷卻后的混合氣，通過氣液分離器9底部出口得液體芳烴粗品(苯及少量甲苯)，氣液分離器頂部出口為未轉化的C1-C4烷烴，通過氣栗11或Ih, In栗回，循環套用。
【主權項】
1.一種甲烷等離子體活化無氧芳構化制備芳烴的方法，其一級反應體系包含多段串聯等離子體活化反應器、氣栗、預熱器、芳構化反應器、鈀透氫膜分離器、多級冷凝冷卻器及熱量回收和氣液分離器。2.根據權利要求1所述，一種甲烷等離子體活化無氧芳構化制備芳烴的方法，其一級反應體系未轉化的甲烷進入二級反應體系包含芳構化反應器、鈀透氫膜分離器、多級冷凝冷卻器及熱量回收和氣液分離器，以此類推。3.根據權利要求1所述，一級反應體系包含的多段串聯等離子體活化反應器為多個反應器依次串聯連接，反應器材質為石英玻璃，內置介質阻擋放電DBD，添加的催化劑是質子酸 H+、或質子酸的固載化、固體酸S12-Al2OhB2O3-Al2O3 及 Pt、Sr、Ga、W、Mo、La、T1、Ru、Zr和 Ce金屬及其金屬氧化物，或負載在載體上，載體為γ -Al2O3、沸石、介孔硅、T12、HZSM-5。4.根據權利要求1所述，一級反應體系包含的等離子體活化反應器，為等離子體與催化劑組合，前區是等離子體后區是催化劑，或催化劑放置在等離子體區內。5.根據權利要求1所述，一級反應體系包含的等離子體活化反應器由石英玻璃管、氣腔、電極和散熱器組成。6.根據權利要求1所述，一級反應體系包含的等離子體活化反應器，其電流密度為100?1000A/cm2，氣體溫度為25?250°C，功率為1w?10kw。7.根據權利要求1所述，一級反應體系包含的等離子體活化反應器，其電極形式為板式、管式或線管式。8.根據權利要求2所述，一、二級反應體系所包含的甲烷芳構化反應器為石英玻璃，內置輔助光源紫外線或高壓汞燈、波長220?400nm，功率20w?2kW;催化劑為Mo、Zn、Cr、Pt、Co、Ru和W金屬及其氧化物、固載化質子酸磷酸和硫酸，固體酸Si02-A1203、B203-Al203、雜多酸(磷鎢酸或磷鉬酸)、載體為分子篩、介孔硅、HZSM-5及HMCM-22，芳構化反應溫度為200?400。。。9.根據權利要求2所述，一、二級反應體系包含的鈀透氫膜分離器、其使用溫度為300?400°C，從滲透端滲出的氫氣經過換熱后，通過氫氣真空栗回收利用，未滲透的反應產物乙烷、乙炔、丙烷、丁烷、苯及甲苯經多級冷凝冷卻器間接回收熱量后，經過芳烴氣液分離器回收粗品苯。10.根據權利要求2所述，一、二級反應體系所包括的芳烴氣液分離器底部出口為冷凝液體粗品苯及少量甲苯，頂部出口流出的未冷凝的氣體為甲烷、乙烷、乙炔、丙烷和丁烷混合氣，與等離子體活化反應器出口氣體合并，通過氣栗返回至芳構化反應器，或返回至等離子體活化反應器，循環套用。
【專利摘要】一種甲烷等離子體活化無氧芳構化制備芳烴的方法，包含多段串聯等離子體活化反應器、芳構化反應器、鈀透氫膜分離器、冷凝冷卻器、熱量回收和氣液分離器；反應體系未轉化的甲烷循環套用；鈀透氫膜分離器滲透的氫氣，經過氫氣真空泵回收利用，未滲透的乙烷、乙炔、丙烷、丁烷和芳烴，經過冷凝器及氣液分離器回收液體芳烴后，未冷凝的乙烷、乙炔、丙烷、丁烷與甲烷合并返回反應體系；本發明可回收副產氫氣，由于采用等離子體活化誘導反應，提高了甲烷轉化率、促進了反應體系中小分子鏈烷烴的生成，這些鏈烷烴可作為甲烷的助反應劑及自由基鏈的引發劑循環套用，大大提高了甲烷芳構化的選擇性和產率，減少了積炭，降低了芳烴的生產成本。
【IPC分類】C07C2/76, C07C7/00, C07C15/04, C07C7/144, C07C7/09
【公開號】CN105669343
【申請號】CN201610131555
【發明人】魯伊恒, 楊濤, 陳穎, 馮文權, 李寒旭, 李伏虎, 王金明, 陳曉玲
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月8日