【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃烧生成物或燃烧余渣的处理，具体涉及一种氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法及其应用。
技术介绍
1、发动机燃烧生成物中含有大量的甲烷和一氧化碳，尤其是天然气发动机，甲烷是一种强效温室气体，其温室效应是二氧化碳的84到120倍，通过甲烷选择性氧化不仅可以制备高附加值液体燃料（甲醇），还可以缓解温室效应。但是甲烷分子惰性（较高的c-h键能(439kj−1)很难被活化，转化时需要苛刻的反应条件。甲烷的活化和功能化为高附加值碳氢化合物和含氧产物（甲醇）一直是人们关注的问题。甲烷转化为甲醇是工业上最重要的过程之一，并且它也是我们日常生活中一种重要的能源。例如，甲醇是一种重要的取暖燃料、汽车燃料以及作为汽油添加剂甲基叔丁基醚(mtbe)的替代品。传统上一般使用甲烷转化为甲醇的间接路线。这些反应是：(1)水蒸气重整制备合成气作为中间产物；(2)合成气催化转化为甲醇。然而，合成气的生产是一个能源密集型过程，在800-1000℃之间以65%的热力学效率运行，并且必须燃烧超过25%的原料(天然气)来提供反应热。因此，从可持续发展的观点来看，甲烷直接转化为甲醇是当前技术的理想替代方案。
2、在甲烷直接转化为甲醇过程中应用较多的氧化剂为h2o2，而h2o2的投入成本较高，因此极大的限制了该反应的应用。为了进一步提高h2o2的利用率或避免h2o2的直接使用，研究者们通过co或h2和o2原位产生h2o2，实现h2o2的原位生产和利用，这避免了h2o2的直接使用。由于h2和o2的较宽的爆炸极限，该方法存在极大的安全隐患，因此在温和条件下使
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。
2、作为本专利技术其中一个方面，本专利技术提供一种氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其中：在re/zsm-5分子筛催化剂溶液中通入氧气和甲烷气体进行反应，其中，氧气与甲烷的压力比为1:10~12，反应温度为200~220℃；所述re/zsm-5分子筛催化剂的硅铝比为20~30：1。
3、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：在通入氧气和甲烷气体的同时还通入一氧化碳，氧气与一氧化碳的压力比为1:2~2.5；所述re/zsm-5分子筛催化剂溶液的浓度为0.5~1g/l。
4、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：所述re/zsm-5分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤，
5、步骤1：制备硅铝酸盐凝胶：将硅源溶液和铝源溶液混合，得到硅铝酸盐凝胶；所述硅源为二氧化硅溶胶；所述铝源为偏铝酸钠；
6、步骤2：制备zsm-5晶种：将所述硅铝酸盐凝胶加热剧烈搅拌，180~200℃下结晶，过滤、洗涤、干燥，得到zsm-5晶种；
7、步骤3：制备re/zsm-5分子筛催化剂：将高铼酸和zsm-5晶种加入到所述硅铝酸盐凝胶中混合，180~200℃下结晶，过滤、洗涤、干燥，将得到的产物加入氯化铵溶液中进行离子交换，干燥，煅烧，得到re/zsm-5分子筛催化剂。
8、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：所述硅铝酸盐凝胶的硅铝比为20~25：1。
9、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：步骤1中，硅源溶液是将二氧化硅溶胶溶解于氢氧化钠水溶液中得到；铝源溶液是将偏铝酸钠溶解在氢氧化钠水溶液中得到。
10、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：步骤2中，将所述硅铝酸盐凝胶加热到90~100℃剧烈搅拌1~2h，在180~200℃下结晶24~48h。
11、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：步骤3中，高铼酸和zsm-5晶种的质量比为1：3.5~4；所述re/zsm-5分子筛催化剂中，铼的负载量为0.3wt%。
12、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：步骤3中，所述结晶的时间为24~48h。
13、作为本专利技术所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法的一种优选方案：步骤3中，所述离子交换的温度为80~90℃，时间为8~12h；所述氯化铵溶液的浓度为0.5~1m；所述煅烧温度为550℃，时间为4~6h。
14、本专利技术的有益效果：本专利技术氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法及应用，避免了h2o2和h2的直接使用，跳过了合成气的中间产物路径，实现甲烷一步氧化为甲醇，该方法甲醇选择性和产率高，反应条件温和，充分利用发动机尾气中排放的碳氢化合物，制备高附加值产品，展现出广阔的应用前景。
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1.一种氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：在Re/ZSM-5分子筛催化剂溶液中通入氧气和甲烷气体进行反应，其中，氧气与甲烷的压力比为1:10~12，反应温度为200~220℃；所述Re/ZSM-5分子筛催化剂的硅铝比为20~30：1。
2.根据权利要求1所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：在通入氧气和甲烷气体的同时还通入一氧化碳，氧气与一氧化碳的压力比为1:2~2.5；所述Re/ZSM-5分子筛催化剂溶液的浓度为0.5~1g/L。
3.根据权利要求1所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：所述硅铝酸盐凝胶的硅铝比为20~25：1。
5.根据权利要求3所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：步骤1中，硅源溶液是将二氧化硅溶胶溶解于氢氧化钠水溶液中得到；铝源溶液是将偏铝酸钠溶解在氢氧化钠水溶液中得到。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：步骤2中，将所述硅铝酸盐凝胶加热到90~10
7.根据权利要求3~5中任一项所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：步骤3中，高铼酸和ZSM-5晶种的质量比为1：3.5~4；所述Re/ZSM-5分子筛催化剂中，铼的负载量为0.3wt%。
8.根据权利要求3~5中任一项所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：步骤3中，所述结晶的时间为24~48h。
9.根据权利要求3~5中任一项所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：步骤3中，所述离子交换的温度为80~90℃，时间为8~12h；所述氯化铵溶液的浓度为0.5~1M；所述煅烧温度为550℃，时间为4~6h。
10.权利要求1或2所述的方法在发动机燃烧生成物处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：在re/zsm-5分子筛催化剂溶液中通入氧气和甲烷气体进行反应，其中，氧气与甲烷的压力比为1:10~12，反应温度为200~220℃；所述re/zsm-5分子筛催化剂的硅铝比为20~30：1。
2.根据权利要求1所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：在通入氧气和甲烷气体的同时还通入一氧化碳，氧气与一氧化碳的压力比为1:2~2.5；所述re/zsm-5分子筛催化剂溶液的浓度为0.5~1g/l。
3.根据权利要求1所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：所述硅铝酸盐凝胶的硅铝比为20~25：1。
5.根据权利要求3所述的氧气直接氧化甲烷制甲醇的方法，其特征在于：步骤1中，硅源溶液是将二氧化硅溶胶溶解于氢氧化钠水溶液中得到；铝源溶液是将偏铝酸钠溶解在氢氧化钠水溶液中...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩楠，吴文婷，吴明铂，王帅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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