乙炔三聚生产轻质芳烃的方法技术

本发明专利技术公开了乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，包括：(1)向石英管反应器中装入催化剂；(2)向石英管反应器中通入氢气，以便对催化剂进行还原；(3)利用氮气对石英管反应器进行吹扫；(4)向石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使乙炔在催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，其中，催化剂以生物质热解得到的生物炭为载体，并依次对生物炭进行酸化处理、冲洗干燥、活化处理、浸渍处理和焙烧处理得到。该方法中通过以生物炭为载体制备催化剂并将其用于催化乙炔三聚生产轻质芳烃，不仅可以维持反应活性的稳定性，还可以限制乙炔向高分子化合物的转化，显著提高轻质芳烃的收率。

【技术实现步骤摘要】
乙炔三聚生产轻质芳烃的方法
本专利技术属于材料化工领域，具体而言，本专利技术涉及乙炔三聚生产轻质芳烃的方法。
技术介绍
苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃为最重要的化工基础原料之一，广泛应用于生产橡胶、纤维、塑料和染料等化工产品。目前，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类热解，但是目前石油资源越来越匮乏，因此，开发其他路径生产轻质芳烃势在必行。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出乙炔三聚生产轻质芳烃的方法。该方法中通过以生物炭为载体制备催化剂，并将催化剂用于催化乙炔三聚生产轻质芳烃，不仅可以维持反应活性的稳定性，还可以限制乙炔向高分子化合物的转化，显著提高轻质芳烃的收率。此外，还可以降低催化剂的生产成本，有效解决生物质焚烧所带来的环境污染问题。本专利技术是基于以下发现完成的：乙炔反应活性较强，易深度反应聚合生成链状聚合物或稠环芳烃，产生积炭，导致轻质芳烃收率低。常规乙炔制芳烃催化剂所用的载体为二氧化硅或ZSM-5分子筛，ZSM-5分子筛有适宜的孔道结构，虽然可以限制乙炔向高分子化合物转化，提高轻质芳烃收率，但其酸性较强，失活过快；而二氧化硅比表面积小，孔道不发达，使用二氧化硅做载体时只具备分散活性金属的功能。专利技术人发现，可以将生物炭作为载体制备催化剂并将该催化剂用于催化乙炔三聚生产轻质芳烃。为此，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，包括：(1)向石英管反应器中装入催化剂；(2)向所述石英管反应器中通入氢气，以便对所述催化剂进行还原；(3)利用氮气对所述石英管反应器进行吹扫；(4)向所述石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使所述乙炔在所述催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，其中，所述催化剂通过下列步骤制备得到：将生物质送入热解炉中进行热解处理，以便得到热解油气和生物炭；利用稀盐酸对所述生物炭进行酸化处理，以便得到酸处理后的生物炭；利用蒸馏水对所述酸处理后的生物炭进行冲洗至中性并干燥，以便得到中性生物炭；将所述中性生物炭在多段活化炉中与水蒸气接触进行活化处理，以便得到活化生物炭；利用金属盐溶液对所述活化生物炭进行浸渍处理，以便得到负载活性金属的生物炭；以及对所述负载活性金属的生物炭进行焙烧处理，以便得到所述催化剂。根据本专利技术上述实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，利用氢气还原后的催化剂催化乙炔三聚反应，可以使乙炔在所述催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃。其中，所述催化剂是通过对生物质进行热解处理得到生物炭，并依次对该生物炭进行酸化处理、冲洗干燥、活化处理、浸渍处理和焙烧处理制备得到的。通过上述步骤制备得到的催化剂具有较好的催化活性和催化稳定性、较高的轻质芳烃催化选择性以及不易积炭的特点，通过将其用于本专利技术上述实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，不仅可以维持反应活性的稳定性，还可以限制乙炔向高分子化合物的转化，显著提高轻质芳烃的收率。此外，还可以降低催化剂的生产成本，有效解决生物质焚烧所带来的环境污染问题并得到副产物热解油气。另外，根据本专利技术上述实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述热解处理的热解温度为200-800℃，热解时间为0.5-3h。由此，可以使生物质充分热解并得到热解油气和生物炭。在本专利技术的一些实施例中，所述热解处理是在辐射管加热的旋转床内进行的。由此，可以使热解得到的生物炭具有较好的质量稳定性。在本专利技术的一些实施例中，所述稀盐酸的浓度为0.1-1mol/L。由此，可以显著降低生物炭中含有的少量矿物质对催化剂活性造成的不利影响，并进一步增加生物炭的比表面积。在本专利技术的一些实施例中，所述中性生物炭与所述水蒸气在所述多段活化炉中进行逆向接触，且所述活化处理的温度为600-1000℃，处理时间为1-2h。由此，可以进一步提高制备得到的活化生物炭的比表面积，进而提高最终制备得到的催化剂的催化活性。在本专利技术的一些实施例中，所述金属盐溶液包括选自活性金属Fe、Ni、Mo中至少一种的水溶性盐。由此，可以进一步提高催化剂的催化活性和催化选择性。在本专利技术的一些实施例中，所述活化生物炭比表面积大于400m2/g。由此，可以进一步提高活化生物炭对活性金属的负载能力，进而提高催化剂的催化活性。在本专利技术的一些实施例中，所述催化剂的金属负载量为0.5-5重量％。由此，可以使催化剂具有较好的催化活性。在本专利技术的一些实施例中，所述焙烧处理的温度为400-500℃，焙烧时间为3-5h。由此，可以使生物炭负载的活性金属盐类充分热解为金属氧化物，并使催化剂具有足够的强度和热稳定性。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)之前进一步包括：将所述催化剂研磨至200目以下并进行压片成型。由此，可以进一步提高压片成型的效率，并使催化剂具有较好的机械强度。在本专利技术的一些实施例中，将经过所述压片成型后的催化剂研磨至20-30目。由此，可以使催化剂具有较好的均一性，并具有一定的孔隙率，避免产生床层压降。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的催化剂的制备方法流程图。图2是根据本专利技术一个实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，包括：(1)向石英管反应器中装入催化剂；(2)向石英管反应器中通入氢气，以便对催化剂进行还原；(3)利用氮气对石英管反应器进行吹扫；(4)向石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使乙炔在催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，其中，催化剂通过下列步骤制备得到：将生物质送入热解炉中进行热解处理，以便得到热解油气和生物炭；利用稀盐酸对生物炭进行酸化处理，以便得到酸处理后的生物炭；利用蒸馏水对酸处理后的生物炭进行冲洗至中性并干燥，以便得到中性生物炭；将中性生物炭在多段活化炉中与水蒸气接触进行活化处理，以便得到活化生物炭；利用金属盐溶液对活化生物炭进行浸渍处理，以便得到负载活性金属的生物炭；以及对负载活性金属的生物炭进行焙烧处理，以便得到催化剂。根据本专利技术上述实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，利用氢气还原后的催化剂催化乙炔三聚反应，可以使乙炔在催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃。其中，催化剂是通过对生物质进行热解处理得到生物炭，并依次对该生物炭进行酸化处理、冲洗干燥、活化处理、浸渍处理和焙烧处理制备得到的。通过上述步骤制备得到的催化剂具有较好的催化活性和催化稳定性、较高的轻质芳烃催化选择性以及不易积炭的特点，通过将其用于本专利技术上述实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，不仅可以维持反应活性的稳定性，还可以限制乙炔向高分子化合物的转化，显著提高轻质芳烃的收率。此外，还可以降低催化剂的生产成本，有效解决生物质焚烧所带来的环境污染问题并得到副产物热解油气。下面参考图1-2从两个方面对本专利技术上述实施例的乙炔三聚生产轻质芳烃的方法进行详细描述。首先，参考图1，对催化剂的制备方法进行详细描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，其特征在于，包括：(1)向石英管反应器中装入催化剂；(2)向所述石英管反应器中通入氢气，以便对所述催化剂进行还原；(3)利用氮气对所述石英管反应器进行吹扫；(4)向所述石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使所述乙炔在所述催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，其中，所述催化剂通过下列步骤制备得到：将生物质送入热解炉中进行热解处理，以便得到热解油气和生物炭；利用稀盐酸对所述生物炭进行酸化处理，以便得到酸处理后的生物炭；利用蒸馏水对所述酸处理后的生物炭进行冲洗至中性并干燥，以便得到中性生物炭；将所述中性生物炭在多段活化炉中与水蒸气接触进行活化处理，以便得到活化生物炭；利用金属盐溶液对所述活化生物炭进行浸渍处理，以便得到负载活性金属的生物炭；以及对所述负载活性金属的生物炭进行焙烧处理，以便得到所述催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，其特征在于，包括：(1)向石英管反应器中装入催化剂；(2)向所述石英管反应器中通入氢气，以便对所述催化剂进行还原；(3)利用氮气对所述石英管反应器进行吹扫；(4)向所述石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使所述乙炔在所述催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，其中，所述催化剂通过下列步骤制备得到：将生物质送入热解炉中进行热解处理，以便得到热解油气和生物炭；利用稀盐酸对所述生物炭进行酸化处理，以便得到酸处理后的生物炭；利用蒸馏水对所述酸处理后的生物炭进行冲洗至中性并干燥，以便得到中性生物炭；将所述中性生物炭在多段活化炉中与水蒸气接触进行活化处理，以便得到活化生物炭；利用金属盐溶液对所述活化生物炭进行浸渍处理，以便得到负载活性金属的生物炭；以及对所述负载活性金属的生物炭进行焙烧处理，以便得到所述催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热解处理的热解温度为200-800℃，热解时间为0.5-3h。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，许梅梅，闫琛洋，史学君，
申请(专利权)人：北京华福工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11