[發明專利]甲烷氧化偶聯催化劑及其制備方法和甲烷氧化偶聯制備乙烯的方法

有效

• 申請號: 201710531517.7
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN109201033B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 武潔花;張明森;柯麗;趙清銳;邵蕓;薛偉;馮靜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;C07C2/84;C07C11/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及乙烯制備領域，具體地，涉及一種甲烷氧化偶聯催化劑及其制備方法和甲烷氧化偶聯制備乙烯的方法。所述甲烷氧化偶聯催化劑的制備方法包括：將載體浸漬上活性組分而后進行焙燒；其中，所述載體為氧化鑭和/或二氧化硅，所述活性組分為選自第IA族金屬元素和第IIA族金屬元素中的兩種以上；所述浸漬在超聲作用下進行，所述超聲作用包括兩個以上階段超聲作用，且后一次超聲作用的頻率高于前一次超聲作用的頻率，其中，第一階段超聲作用的頻率為20?50MHz。本發明的上述甲烷氧化偶聯催化劑能夠在中低溫下催化反應且甲烷轉化率和C²⁺收率高，具有優異的工業利用價值。

技術領域

本發明涉及乙烯制備領域，具體地，涉及一種甲烷氧化偶聯催化劑及其制備方法和甲烷氧化偶聯制備乙烯的方法。

背景技術

乙烯作為最重要的基礎有機化工原料，長期以來，它的生產一直依賴于石油裂解路線，由此產生的環境污染等問題日趨嚴重。近年來，原油價格持續攀升，引發乙烯裂解原料價格的上漲，同時乙烯裂解原料的供不應求現象也十分突出。面對這一現狀，世界各國都在調節能源利用結構，并不斷尋找新的乙烯生產路線。天然氣作為一種重要能源，豐富的儲量為其在化工方面的利用提供了良好的保證。同時，國際上為適應21世紀全球能源和石油化工原料結構轉變的需求，將天然氣替代石油合成烯烴是重要的研究方向之一。

目前，從天然氣出發制取乙烯的方法有直接法和間接法。直接法有氧化偶聯、氯化偶聯、直接脫氫法等；間接法是先將天然氣轉化為合成氣，再由合成氣制烯烴，包括改良F-T法、甲醇裂解制烯烴等方法。

從天然氣出發，若采用部分氧化制合成氣/合成氣制甲醇/甲醇制烯烴三步法(POM/GTM/MTO)制取乙烯，不但反應過程步驟繁多，而且要先把氧原子插入再取出，是非原子經濟反應，從技術、資源利用、環境保護等方面考慮，多步法都不是經濟合理的選擇，而天然氣即甲烷氧化偶聯制乙烯(OCM)是最直接的方法，因此幾十年來，OCM一直是世界各國科學家研究的重點。

CN1389293A公開了一種加壓條件下甲烷氧化偶聯制乙烯催化劑，該催化劑以二氧化硅為載體，活性組分由Mn₂O₃、Na₂WO₄和SnO₂組成，活性組分的含量為10-20wt％。試驗結果表明，該催化劑最高能夠獲得24.1％的C²⁺烴收率，但其反應過程需在加壓條件下進行，且其需要在較高的反應溫度(例如需要在700℃以上，基本在780℃左右)下才能進行，對反應器材質要求較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠在中低溫下催化反應甲烷氧化偶聯催化劑及其制備方法和甲烷氧化偶聯制備乙烯的方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種甲烷氧化偶聯催化劑的制備方法，該方法包括：將載體浸漬上活性組分而后進行焙燒；

其中，所述載體為氧化鑭和/或二氧化硅，所述活性組分為選自第IA族金屬元素和第IIA族金屬元素中的兩種以上；

所述浸漬在超聲作用下進行，所述超聲作用包括兩個以上階段超聲作用，且后一次超聲作用的頻率高于前一次超聲作用的頻率，其中，第一階段超聲作用的頻率為20-50MHz。

本發明還提供了由上述方法制得的甲烷氧化偶聯催化劑。

本發明還提供了一種甲烷氧化偶聯制備乙烯的方法，該方法包括采用上述甲烷氧化偶聯催化劑作為催化劑。

本發明的上述甲烷氧化偶聯催化劑能夠在中低溫下催化反應且甲烷轉化率和C²⁺收率高，具有優異的工業利用價值。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式