甲烷液相氧化反应产物处理工艺的研究

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1、西北大学硕士学位论文甲烷液相氧化反应产物处理工艺的研究姓名：虎锐申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张秀成20090612摘要本文重点探索和解决甲烷液相氧化过程中液相反应产物的处理问题。甲烷的液相部分氧化工艺是将甲烷在发烟硫酸中先部分氧化为硫酸氢甲酯，再经水解生成甲醇或二甲醚。这种工艺会生成大量的稀硫酸，不仅难以利用而且严重腐蚀反应设备。为此，根据碘催化发烟硫酸体系中甲烷液相氧化反应产物的特点，对硫酸体系中液相反应产物的处理工艺进行了研究。本文首先探索了将甲烷液相氧化反应产物经蒸馏转化为硫酸二甲酯(DMS)后，再将其热分解生成二甲醚和S03的反应条件。实验结果表明：DMS直接

2、热分解的最优温度为210℃；为了防止生成的二甲醚和S03重新生成DMS，通入N2有助于DMS的分解；在催化剂的作用下，利用甲烷代替N2，甲烷可直接与S03反应，甲烷的转化率随温度升高而增加，生成硫酸氢甲酯的选择性随温度升高而降低。在210"(2，甲烷压力2MPa，催化剂用量0．099mol／L条件下，DMS转化率可达89％。并且搅拌速度的提高有助于转化率的提高。为了减少甲烷液相反应产物蒸馏过程中DMS的碳化现象和毒性危害，本文还研究了甲烷液相氧化反应产物与HCI或KCI等氯化物反应将其转化为氯甲烷的工艺条件，实验结果表明：甲烷液相氧化产物与氯化物具有较高的反应活性，在ZnCl2催化

3、下与HC!反应，其最高转化率可达40％，选择性85％；与KCI反应，最高转化率40％，选择性近90％。最后，本文介绍了CODcr法测定甲烷液相氧化反应产物DMS含量的原理和方法。并对测定中出现的干扰因素采取了有效的措施，试验结果表明：所测结果准确可靠、重现性好。关键词甲烷，发烟硫酸，二甲醚，硫酸氢甲酯，硫酸二甲酯，氯甲烷StudyonNewTreatmentTechniquestoOxidationProductofPartiaIOxidationofMethaneAbstractInthisthesis，theauthor’Saimatsearchandresolvetheoxi

4、dationproductofpartialoxidationofmethaneinsulphuricacid．Thecurrentprocessesofpartialoxidationofmethanetomethanolinoleumuse12ascatalystsarethehigherconversationandyield．However,someproblemswereshowninliquidphasesystems：Hydrolysisreactionwillleadtoenormousvolumesofunavailabilitydilutesulphuricco

5、rrosiontheequipment．Furthermore，thecauterizationofequipmentsbytheoleumandrecycleprocessofabundantsulfuricacidwillbetheencounterforindustrialization．Accordingtothat，thedissertationisbasedonthehowtoconvertintermediateproductwhichtheprocessesofpartialoxidationofmethane，exploitednewkindsofmethodst

6、oresolve．Theoxidationproductdistilledtodimethylsulfate(DMS)thenthermaldecomp-ositedinautoclavewasstudied．ItiSfoundthattheDMSistransfolrmedintoS03anddimethylether(DME)，thischemicalreactionisdeemedtoreversiblereaction．Theeffectofdecompositiontemperature，reactionpressureandtheCI-14treatmentwithDM

7、Sontheconversionwereinvestigated．Resultsshowsthattheoptimumtemperaturecallbeobtainedat210。C；AddtheN2tothedecompositionsystemiscontributetotheconversionofDMS．TheconversionoftheDMSincreasedwiththeelevatedtemperature，buttheselectivitydecre