[發明專利]一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法

無效

• 申請號: 201210472602.8
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103833502A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 曲彬
• 申請（專利權）人: 大連鑫五洲石油儀器有限公司
• 主分類號: C07C11/04
• 分類號: C07C11/04;C07C1/24;B01J27/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于納米碳材料合成領域，具體涉及一種磷修飾納米碳催化材料的合成及其在乙醇制取乙烯的過程中的應用。

背景技術

乙烯作為重要的基本化工原料，其生產技術具有戰略意義。目前，乙烯的生產是以石油資源為原料，通過熱裂解和催化裂解等反應過程中獲得。這兩類技術過程成熟，并有廣泛的工業應用。但是，兩類所使用的原料皆為一次性、不可再生的化石原料。隨著全球范圍內化石能源的日益枯竭，開發以可再生原料為基礎的乙烯生產技術具有極其重要的戰略意義。

本發明發現基于磷修飾納米碳材料的乙醇脫水轉化過程。相比通常的固體酸催化劑材料的乙醇脫水過程，磷修飾納米碳催化材料在水熱穩定性、減少副產物生成和提高乙烯產物選擇性兩方面具有明顯的優勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的過程，該過程的特點以乙醇原料為反應原料在磷修飾納米碳催化材料存在下生產乙烯的方法。

本發明首先提供了一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法，具體包括如下步驟：

（1）將乙醇原料經過130-150°C汽化區通入反應區中；

（2）在反應區內，在磷修飾納米碳催化材料的存在下使乙醇通過脫水反應轉化為富含乙烯的氣相低碳烴組分；

（3）通過急冷分離，回收氣相乙烯組分。

本發明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述的乙醇類原料為下述2種物質的一種或多種：乙醇(CH₃CH₂OH,>99wt%)、生物質發酵未精餾乙醇(10-15wt%H₂O,85-90wt%CH₃CH₂OH)。

本發明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述在反應區中的反應條件為固定床反應器，壓力0.1-0.5MPa，溫度450-450°C，原料重量空速0.5-1.5小時^-1。

本發明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述的催化劑為磷修飾納米碳催化材料，其特征在于：磷含量質量分數在0.5-5，比表面積在350-600m²/g，總孔容在0.8-2.0cm³/g。

本發明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述磷修飾納米碳催化材料的制備方法為：高比表面積（>600m²/g）、大孔容（>1.0cm³/g）的活性碳材料在300-600轉速/分鐘條件下球磨處理2-24小時后，在磷酸溶液中浸漬1-6小時，氮氣中熱處理2-6小時。上述碳基催化材料可以用于實現本發明的目的。

具體實施方式

下面的實施例將對本發明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發明。

實施例1

350g活性碳（比表面620m²/g，總孔容1.31cm³/g）放入球磨機中加入500粒直徑2mm氧化鋯小球，在300轉/分鐘的速度下進行球磨處理10小時后，將其放在10%質量磷酸中浸漬3.5小時，水洗，100°C干燥，在氮氣氣氛中400°C干燥4小時，制得催化劑A。

實施例2

300g活性碳（比表面610m²/g，總孔容1.33cm³/g）放入球磨機中加入500粒直徑2mm氧化鋯小球，在400轉/分鐘的速度下進行球磨處理16小時后，將其放在12%質量磷酸中浸漬2小時，水洗，100°C干燥，在氮氣氣氛中420°C干燥3小時，制得催化劑B。

實施例3

350g活性碳（比表面600m²/g，總孔容1.29cm³/g）放入球磨機中加入500粒直徑2mm氧化鋯小球，在430轉/分鐘的速度下進行球磨處理12小時后，將其放在10%質量磷酸中浸漬5小時，水洗，100°C干燥，在氮氣氣氛中415°C干燥4小時，制得催化劑C。

實施例4

330g活性碳（比表面520m²/g，總孔容1.03cm³/g）放入球磨機中加入500粒直徑2mm氧化鋯小球，在360轉/分鐘的速度下進行球磨處理10小時后，將其放在10%質量磷酸中浸漬3.5小時，水洗，100°C干燥，在氮氣氣氛中400°C干燥4小時，制得催化劑D。

實施例5