微波作用下离子液体中甲烷直接氧化制备甲醇的方法，包括下列步骤：将装有离子液体、三氟乙酸、三氟乙酸酐、过硫酸钾和催化剂的三口烧瓶置于微波反应器中，在磁力搅拌下，以一定速度向液体中通入甲烷，80～110℃微波加热30～120min，得三氟乙酸甲酯，其水解后得甲醇。由本发明专利技术由于以离子液体为溶剂，并以微波加热，缩短了反应时间，提高了反应产率和转化率。采用离子液体作为溶剂，可回收，操作方便，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甲烷的直接氧化属于有机化学领域。特别是涉及微波作用下的一种离子液体溶剂体系中甲烷直接氧化的甲醇制备过程。
技术介绍
甲烷是重要的化工原料，作为天然气的主要成分是丰富的自然资源。然而，由于运输甲烷气体或液化天然气十分昂贵，甲烷通常很难被利用。将甲烷直接转化为便于运输的液体燃料和有用的化学品是非常必要的。甲烷的转化主要分为间接转化和直接转化两大类。目前甲烷转化合成甲醇的工艺多为间接转化法，即采用蒸汽裂解的方法制成一定碳氢比的合成气，合成气再生产甲醇等化工原料。该工艺虽然较为成熟，但需在高温(高于900°C)、高压条件下进行甲烷裂解反应，条件较为苛刻而且能耗很高，因此甲烷直接转化合成甲醇的研究工作倍受国内外学者的关注。甲烷直接转化合成甲醇的方法分为均相气相氧化、气固多相催化氧化和液相催化氧化3大类，其中，均相气相氧化和气固多相催化氧化的工业化应用尚不现实。甲烷液相催化氧化直接合成甲醇是近二三十年刚刚起步的一个方向，反应多采用贵金属为催化剂，在 CF3COOH的水溶液及溶液中进行反应，反应时间较长，温度较高。离子液体即在室温及相邻温度(-30 250°C )下呈液态的完全由离子构成的物质，它一般由有机阳离子和无机阴离子所组成。作为一种新型有机溶剂，离子液体凭借其特殊的性质，已经在有机合成、有机催化、无机合成、电化学、绿色化学和化学分离等领域显示出良好的前景。将离子液体作为溶剂用于甲烷转化反应已有相关报道。由于离子液体具有很强的极性，可以很好的吸收微波，以离子液体为溶剂在微波条件下反应可以起到升温快， 减少反应时间，提高反应效率等优点。因此，在微波作用下离子液体中甲烷直接氧化制备甲醇，可能在较短的反应时间下得到更好的反应效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在微波作用下离子液体中甲烷直接氧化制备甲醇方法， 该方法绿色环保，溶剂可回收，低成本，反应时间短产率高。本专利技术所采用的技术方案，具体制备步骤如下第一步、在三口烧瓶中依次加入离子液体、三氟乙酸、三氟乙酸酐、过硫酸钾和催化剂，其质量比为10 77 22.3 13.3 0. 1，将三口烧瓶装入微波反应器中，并用磁力搅拌的均勻反应液；第二步、将用来通入甲烷的聚四氟乙烯管插入反应液的液面下，以100 600W的功率微波加热至80 110°C ；第三步、以IOml 60ml/min的速度通入甲烷，反应30 120min ；第四步、停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min ；第五步、蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。本专利技术所述的离子液体由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、C1 C4的烷基；阴离子为Cl_、Br_中的一种。本专利技术所述的催化剂为负载于氧化硅的纳米金，其中氧化硅为载体，纳米金为活性成分，其合成过程为，将离子液体1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸盐PF6、硅酸丁酯、 水和氯金酸HAuCl4以摩尔比1 :5:5: 0.01充分混合。然后在室温下陈化12小时，再加入与氯金酸HAuCl4摩尔比1 1的甲醛还原两小时，得紫色凝胶，经减压过滤，干燥，焙烧后，得到的紫色粉末状产物即为催化剂。本专利技术的有益效果采用微波辅助离子液体中催化甲烷转化制备甲醇，生产过程明显缩短，工艺能耗和操作费用低。具体实施例方式实施例1在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率300W，将甲烷气体以lOml/min的速度通入液体中，在80°C下，反应30min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率5.1%， 甲醇收率4.8%。实施例2在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率100W，将甲烷气体以20ml/min的速度通入液体中，在80°C下，反应30min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率4.7%， 甲醇收率4.6%。实施例3在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率300W，将甲烷气体以20ml/min的速度通入液体中，在80°C下，反应30min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率4.8%， 甲醇收率4.6%。实施例4在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率400W，将甲烷气体以40ml/min的速度通入液体中，在90°C下，反应30min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率4.3%， 甲醇收率4. 3%。实施例5在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率500W，将甲烷气体以60ml/min的速度通入液体中，在100°C下，反应30min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率3. 9%, 甲醇收率3.8%。实施例6在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率600W，将甲烷气体以lOml/min的速度通入液体中，在110°C下，反应30min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率5. 2%, 甲醇收率5.0%。实施例7在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率300W，将甲烷气体以lOml/min的速度通入液体中，在80°C下，反应60min。停止反应后，反应液加入20ml去离子水，在25°C下水解30min。蒸馏水解液，得90°C的馏分为产物甲醇。甲烷转化率5.1%， 甲醇收率4.8%。实施例8在三口瓶中依次加入离子液体Cl，K2S2O8, TFA, TFAA, Au/Si02(质量比为 10 77 22.3 13.3 0. 1)后，置于微波反应器中，微波反应器功率300W，将甲烷气体以lOml/min的速度通入液体中，在80°C下，反应90min。停止反应后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．微波作用下离子液体中甲烷直接氧化制备甲醇的方法，其特征在于具体制备步骤如下：第一步、在三口烧瓶中依次加入离子液体、三氟乙酸、三氟乙酸酐、过硫酸钾和催化剂，其质量比为１０∶７７∶２２．３∶１３．３∶０．１，将三口烧瓶装入微波反应器中，并用磁力搅拌的均匀反应液；第二步、将用来通入甲烷的聚四氟乙烯管插入反应液的液面下，以１００～６００Ｗ的功率微波加热至８０～１１０℃；第三步、以１０ｍｌ～６０ｍｌ／ｍｉｎ的速度通入甲烷，反应３０～１２０ｍｉｎ；第四步、停止反应后，反应液加入２０ｍｌ去离子水，在２５℃下水解３０ｍｉｎ；第五步、蒸馏水解液，得９０℃的馏分为产物甲醇。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋云保，马英冲，付泉，于长顺，王少君，
申请(专利权)人：大连天宝化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：91
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