[發明專利]一種甲烷無氧直接制烯烴的方法及其催化劑

有效

• 申請號: 201310174960.5
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN104148101A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 包信和;郭曉光;方光宗;鄧德會;馬昊;譚大力
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J23/78;B01J23/755;B01J23/75;B01J27/224;B01J27/24;C07C2/76;C07C11/04;C07C15/04;C07C15/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種甲烷無氧直接制烯烴的方法，其特征在于：將甲烷為原料氣直接催化轉化為烯烴，同時聯產芳烴和氫氣；

所采用的催化劑為金屬元素晶格摻雜于Si與C、N、O中的一種或兩種以上形成的熔融體無定形材料；

按催化劑的總重量為100%計，金屬元素晶格摻雜的催化劑中金屬摻雜量應大于0.001%，小于等于10wt.%。

2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：反應溫度為750-1200℃；反應溫度優選800-1150℃。

3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：進行該方法反應過程前，催化劑還應包括一個催化劑預處理過程，預處理氣氛為反應原料氣反應原料氣或烴類化合物及其衍生物；烴類化合物及其衍生物包括烷烴（C數為2-10）、烯烴（C數為2-10）、炔烴（C數為2-10）、一元醇（C數為1-10）、二元醇（C數為2-10）、醛（C數為1-10）、羧酸（C數為1-10）或芳烴（C數為6-10）中的一種或兩種以上的混合物；預處理溫度為800-1000℃；預處理壓力0.1-1Mpa，優選常壓；反應原料氣的質量空速為500-3000ml/g/h，優選800-2400ml/g/h。

4.按照權利要求1或3所述的方法，其特征在于：反應以甲烷為原料，反應原料氣體為甲烷氣體或甲烷與其它氣體的混合氣；

反應原料氣體組成包括除甲烷之外，還可能包括其它惰性氣氛氣體和非惰性氣氛氣體中的一種或兩種；

惰性氣氛氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣中的一種或二種以上，惰性氣氛氣體在反應原料氣中的體積含量為0-95%；

非惰性氣氛氣體為一氧化碳、氫氣、二氧化碳、水、C數為1-5的一元或二元醇、C數為2-8烷烴中的一種或二種以上的混合物，非惰性氣氛氣體與甲烷的體積含量比為0-15%；

反應原料氣體中甲烷的體積含量為5-100%。

5.按照權利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于：采用的反應裝置為流化床、移動床或固定床；進行連續反應時，其反應壓力為0.05-1MPa，優選常壓；反應原料氣的質量空速為1000-30000ml/g/h，優選4000-20000ml/g/h。

6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的烯烴產物為乙烯、丙烯、丁烯中的一種或二種以上；同時聯產芳烴產物和氫氣，芳烴產物包括苯、甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、乙苯、萘中的一種或二種以上。

7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化劑，摻雜的金屬元素為堿金屬、堿土金屬或過渡金屬中的一種或二種以上；摻雜金屬與化合物材料中的Si、O、C、N元素中的一種或二種以上化學鍵合；

金屬元素晶格摻雜的催化劑中金屬摻雜量優選0.001%-8wt.%。

8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的材料中除摻雜的金屬元素外，該材料的表面還負載有金屬或金屬化合物中的一種或二種以上；其中金屬或金屬化合物的負載量為0.1-8wt.%，

所述金屬化合物種類為金屬氧化物、碳化物、氮化物、硅化物或硅酸鹽中的一種或二種以上。

9.按照權利要求1、7或8所述的方法，其特征在于：所述金屬元素包括：鋰、鈉、鉀、鎂、鋁、鈣、鍶、鋇、釔、鑭、鈦、鋯、鈰、鉻、鉬、鎢、錸、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、銦、錫、鉛、鉍、錳中的一種或二種以上；

金屬優選：鋰、鉀、鎂、鋁、鈣、鍶、鋇、鈦、鈰、錳、鋅、鈷、鎳、鐵中的一種或二種以上。