将烷烃转化为烯烃的方法技术

本发明专利技术涉及烯烃制备领域，公开了一种将烷烃转化为烯烃的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将等离子体态的烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括载体以及负载于所述载体上的第一活性组分、第二活性组分和助剂，其中，所述第一活性组分选自第VIII族非贵金属和第IB族金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第VIII族贵金属中的至少一种，所述助剂选自碱金属、镧系金属和第IV族金属中的至少一种，以元素计，所述催化剂负载的第一活性组分、第二活性组分和助剂的重量比为0.1

【技术实现步骤摘要】
将烷烃转化为烯烃的方法


[0001]本专利技术涉及烯烃制备领域，具体地涉及一种将烷烃转化为烯烃的方法。

技术介绍

[0002]目前，随着天然气资源开发技术的进步，天然气资源的利用技术成为热点，将天然气转化为烯烃的工艺可以有效提高烯烃的产量。并且，和传统的煤工业生产烯烃的工艺相比，天然气生产烯烃的工艺不受油价的影响，成本相对低廉。
[0003]然而，现有的天然气制备乙烯的反应主要通过无氧偶联与有氧偶联的方式进行，其中，有氧欧联操作条件苛刻，且存在爆燃风险，工业化困难；无氧偶联反应虽然能产生氢气与高附加值烯烃，但是副产物较多，选择性仍待提高。因此，寻找一种选择性高，适合工业生产的天然气制备烯烃的方法势在必行。
[0004]等电子体技术近年来受到广泛关注，其具有操作条件相对温和，选择性高，适合工业化生产等特点。利用等离子体技术将烷烃转化为烯烃可以在常温常压下进行，且烯烃的选择性较高，但是目前国内还没有全流程实现工业化生产的装置。目前，针对等离子体技术在烯烃制备领域的应用的类似研究很多，例如CN109503310A公开了一种天然气制备高浓度乙炔和氢气的工艺，该工艺具有流程短、安全、环保、能耗低等特点，但是其乙烯的选择性较差；CN106185806B公开了一种利用等离子体转化甲烷的装置，该装置有利于促进甲烷的转化效率，降低能耗，同时不使用催化剂，降低了成本，但是同样存在着乙烯选择性有待提高等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的利用烷烃制备烯烃的过程中，烯烃选择性差，操作条件要求苛刻，因而难以实现工业化的问题，提供一种将烷烃转化为烯烃的方法，该方法具有烯烃选择性高，条件相对温和，可以实现全流程工业化等优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种将烷烃转化为烯烃的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将等离子体态的烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括载体以及负载于所述载体上的第一活性组分、第二活性组分和助剂，其中，所述第一活性组分选自第VIII族非贵金属和第IB族金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第VIII族贵金属中的至少一种，所述助剂选自碱金属、镧系金属和第IV族金属中的至少一种，以元素计，所述催化剂负载的第一活性组分、第二活性组分和助剂的重量比为1
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200：0.1
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10：1。
[0007]通过上述技术方案，实现了烷烃制备烯烃过程中选择性的提高，并且该方法操作条件温和，适合工业化生产推广使用。
具体实施方式
[0008]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术的内容，并不用于限制本专利技术。
[0009]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0010]本专利技术中，“第一活性组分”和“第二活性组分”中的“第一”、“第二”仅为方便描述所使用的命名方式，对本专利技术的内容不构成任何实质性的限制。未做特殊说明的情况下(例如未明确标明“第一”或“第二”时)，所述“活性组分”均指载体上负载的所有活性组分。即描述上未做限定的“活性组分”，作为第一活性组分和第二活性组分的总称使用。
[0011]本专利技术的专利技术人在研究的过程中巧妙地发现，在将等离体态的烷烃转化为烯烃时，加入一定的催化剂能够提高烯烃的选择性。而且，添加特定的助剂后，催化剂的烯烃选择性有所提高。进一步地研究发现，按照一定的比例将特定的活性组分和助剂负载于载体上时，能够进一步提高催化剂的烯烃选择性。
[0012]本专利技术提供了一种将烷烃转化为烯烃的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将等离子体态的烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括载体以及负载于所述载体上的第一活性组分、第二活性组分和助剂，其中，所述第一活性组分选自第VIII族非贵金属和第IB族金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第VIII族贵金属中的至少一种，所述助剂选自碱金属、镧系金属和第IV族金属(IVA)中的至少一种，以元素计，所述催化剂负载的第一活性组分、第二活性组分和助剂的重量比为0.1
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10:0.1
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10:1。
[0013]根据本专利技术的优选实施方式，其中，以元素计，所述第一活性组分、第二活性组分与助剂的重量比为0.5
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5:0.5
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5:1。更优选为1
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3:1
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3:1。例如，可以为1:1:1、1:1.5:1、1:2:1、1:2.5:1、1:3:1、1.5:1:1、2:1:1、2.5:1:1、3:1:1，或者也可以为以上任意两个比值之间的中间值。优选地，所述第一活性组分选自Cu、Ag、Au、Ni和Fe中的至少一种。
[0014]优选地，所述第二活性组分选自Pt、Rh、Pd和Ir中的至少一种。
[0015]优选地，所述助剂选自K、Na、Ca、Sn、Ce和La中的至少一种。
[0016]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述第一活性组分(以金属元素计)与催化剂的重量比为0.1
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2：100。即，所述第一活性组分负载量为催化剂总重的0.1
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2重量％。例如，可以为0.1重量％、0.3重量％、0.5重量％、0.8重量％、1重量％、1.2重量％、1.5重量％、1.8重量％、2重量％，或者也可以为以上任意两个数值之间的中间值。
[0017]本专利技术的专利技术人在研究的过程中巧妙地发现，在将Ti氧化物掺杂于常规载体(例如氧化物载体、分子筛等)中的过程中，能够有效调控常规载体的表面酸性特征，提高Lewis酸(L酸)与酸(B酸)的摩尔比，使得掺杂后的载体更加适合制备用于将烷烃转化为烯烃的催化剂。尤其在用于采用等离子体烷烃进行烯烃制备的反应中时，能够有效提高烯烃选择性。
[0018]根据本专利技术，其中，对载体的选择没有特别限制，任意本领域常规催化剂载体均可适用于本专利技术。
[0019]为了调节载体表面的酸性，提高烯烃的选择性，根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述载体为Ti氧化物掺杂的(常规)载体。优选所述载体中的L酸与B酸的摩尔比为1
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20:1。更优选为5
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20:1。进一步优选为10
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20:1。例如可以为10:1、12:1、14:1、15:1、16:1、18:1、20:1，或者也可以为以上任意两个比值之间的中间比值。
[0020]优选地，所述载体选自Ti氧化物掺杂的Al2O3、SiO2、MgO和分子筛中的至少一种。
[0021]更优选地，所述载体为Ti氧化物掺杂的常规氧化物载体(例如Al2O3、SiO2、MgO等)。
[0022]根据本专利技术的优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将烷烃转化为烯烃的方法，其特征在于，该方法包括：在催化剂的存在下，将等离子体态的烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括载体以及负载于所述载体上的第一活性组分、第二活性组分和助剂，其中，所述第一活性组分选自第VIII族非贵金属和第IB族金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第VIII族贵金属中的至少一种，所述助剂选自碱金属、镧系金属和第IV族金属中的至少一种，以元素计，所述催化剂负载的第一活性组分、第二活性组分和助剂的重量比为0.1
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10：0.1
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10：1。2.根据权利要求1所述的方法，其中，以元素计，所述催化剂负载的第一活性组分、第二活性组分与助剂的重量比为0.5
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5：0.5
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5：1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一活性组分选自Cu、Ag、Au、Ni和Fe中的至少一种；和/或，所述第二活性组分选自Pt、Rh、Pd和Ir中的至少一种；和/或，所述助剂选自K、Na、Ca、Sn、Ce和La中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一活性组分与载体的重量比为0.1
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2：100，其中第一活性组分的重量以金属元素计。5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，所述载体为Ti氧化物掺杂载体，优选所述载体中的L酸与B酸的摩尔比为1
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20:1，更优选为5
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20:1；优选地，所述载体选自Ti氧化物掺杂的Al2O3、SiO2、MgO和分子筛中的至少一种。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂中，活性组分的粒径为3
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20nm。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：通过将第一活性组分、第二活性组分和助剂负载于载体上，制备所述催化剂。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述负载的方式为：将所述载体浸渍于含有第一活性组分前驱体、第二活性组分前驱体和助剂前驱体的浸渍液中，而后依次进行干燥和焙烧。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述浸渍采用一步浸渍或分步浸渍的方法进...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明川，任君朋，张婧，孙峰，张铁，朱云峰，李亚辉，徐伟，石宁，
申请(专利权)人：中石化安全工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：