一种催化剂，它包含：(A)至少一种选自下组的元素：镧系元素、Mg、Ca以及周期表第4族元素(Ti、Zr和Hf)；(B)至少一种选自下组的元素：周期表第1族元素Li、Na、K、Rb、Cs，第3族元素(包括La和Ac)和第5-15族元素；(C)至少一种选自下组的元素：第1族元素Li、Na、K、Rb、Cs，以及元素Ca、Sr和Ba；以及(D)氧。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及可用于烃反应的催化剂。
技术介绍
甲烷是天然气的主要组分。虽然天然气可用作燃料，但天然气资源路途遥远，运输甲烷往往也不经济。运输天然气的一种方法是将天然气液化，然而，甲烷的沸点很低，液化不仅困难，而且费用高。为寻找新的、经济的途径利用此能源，人们开展了研究。一种可能的解决方案是将甲烷转化为更高级的烃，如乙烷或乙烯。乙烯及更高级的烃更容易液化和远距离运输，也可作为有价值的产品。例如，乙烯是一种有价值的产品， 因为它可用于生产苯乙烯，并具有其它许多用途，如生产聚乙烯、乙醇、乙二醇和聚氯乙烯。传统上，乙烯主要是从烃例如乙烷、丙烷、丁烷或石脑油的热裂解获得的。乙烯还可以从各种精炼工艺产生并回收。从这些来源得到的乙烯可能还包含各种不需要的产物， 包括二烯烃和乙炔，从乙烯中分离掉它们的成本较高。分离方法可包括例如萃取蒸馏和乙炔选择性加氢重新生成乙烯。生产较纯的乙烯的热裂解和分离技术会带来显著的生产成本。因此，与一些传统路径相比，用甲烷生产乙烯可能会降低乙烯生产成本。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式是一种催化剂，它包含(A)至少一种选自下组的元素镧系元素、Mg、Ca以及周期表第4族元素(Ti、& 和Hf)。所述催化剂还包含(B)至少一种选自下组的元素周期表第1族元素Li、Na、K、I b、CS，第3族元素(包括La和Ac)和第5_15 族元素；(C)至少一种选自下组的元素第1族元素Li、Na、K、I b、Cs，以及元素Ca、Sr和Ba; 以及(D)氧。其中若周期表第1族元素用于(B)，则不能用于(C)。选自(A)的元素可为催化剂的40重量％ -90重量％。选自⑶的元素可为催化剂的0.01重量％-40重量％。选自(C)的元素可为催化剂的0.01重量％-40重量％。(D) 中的氧可为催化剂的10重量％ -45重量％。可通过将催化剂加热到升高的温度如高于750°C来焙烧催化剂。所述催化剂可在反应器中用于甲烷的氧化偶联。对于0CM，温度可以是500-750°C， 任选600-750°C。甲烷与氧气的摩尔比可以是1 1-100 1，任选4 1-80 1。所述催化剂也可在反应器中用于甲苯的氧化甲基化。对于0ΜΤ，温度可以是500-800°C，任选550-700°C。甲烷与氧气的摩尔比可以是1 1-100 1，任选 4 1-80 1。甲烷与甲苯的摩尔比可以是1 1-50 1，任选8 1-30 1。对于OCM和OMT及其它的烃偶联和交叉偶联反应，一些反应条件如温度的调整可用来控制产物的选择性。调节温度还可改变氧化偶联的放热特性。附图说明图1是在比较例A中进行的OMT试验的数据图，包括转化率和选择性。图2是来自实施例C中进行的OMT试验的甲苯转化率随温度变化的图示。图3是从实施例C中进行的OMT试验得到的各种产物的选择性的图示。图4是在实施例D中进行的OMT试验的数据图，包括转化率和选择性。图5是在实施例E中进行的OCM试验的数据图，包括转化率和选择性。图6是在实施例E中进行的OMT试验的数据图，包括转化率和选择性。具体实施例方式氧化偶联反应的结果受许多因素影响，如反应条件，进料来源和含量，以及反应器设计。反应所用的催化剂可以是最重要的因素之一。反应效果可用转化率、选择性和产率来衡量。转化率是指反应物(例如甲烷、甲苯)发生化学反应的百分数。选择性是指催化剂对混合物中特定化合物的相对活性。选择性用特定产物相对于所有其它产物的比例来定量化。包含负载金属或金属组合的基材的催化剂可用于催化烃类反应，如甲烷的氧化偶联(OCM)或烃的交叉偶联，如甲苯的氧化甲基化(OMT)。催化剂的制备方法、催化剂的预处理以及反应条件会影响OCM、OMT及类似工艺的转化率、选择性和产率。根据本专利技术的一个实施方式，本专利技术的催化剂可包含基材、一种或多种促进剂和氧。根据一个实施方式，本专利技术的催化剂可包含占催化剂40重量％-90重量％的基材，所述基材由一种或多种A组元素组成镧系(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Th、Yb、 Lu)、Mg、Ca和周期表第4族元素(Ti、Zr和Hf)。所述基材负载占催化剂0. 01重量％ -40 重量％的第一促进剂，所述第一促进剂选自一种或多种B组元素Li、Na、K、Rb、Cs以及周期表第3族(包括La和Ac)和第5-15族元素。所述基材还负载占催化剂0. 01重量％ -40 重量％的第二促进剂，所述第二促进剂选自一种或多种C组元素Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr 和Ba。若周期表第1族元素(Li、Na、K、Rb、Cs)用作来自B组的催化元素，则不能用作来自C组的催化元素。所述催化剂还包括D组，该组由氧组成，占10重量％-45重量％。所有百分数都是相对于焙烧后的催化剂而言的。A、B、C和D各组分别有至少一种元素包含在所述催化剂中，且在上述范围内。在焙烧步骤之后，最终催化剂组合物中至少90重量％的催化剂由A、B、C组元素和氧组成。任选在焙烧步骤之后，最终催化剂中至少95重量％的催化剂由A、B、C和D各组元素组成。最终催化剂中可能存在残余阴离子，例如硝酸根、卤离子、硫酸根和醋酸根。催化剂的活性、碱性、寿命及其它特性可以变化。这种变化可受A、B、C和D各组元素的选择及它们各自在催化剂中的含量影响。组成催化剂的各元素可得自任何合适的来源，如其元素形式或者有机或无机化合物或配位络合物，如碳酸盐、氧化物、氢氧化物、硝酸盐、醋酸盐、氯化物、磷酸盐、硫化物和磺酸盐。所述元素和/或化合物可用本领域已知的用来制备这种材料的任何合适的方法制备。本文所用术语“基材”并不意味着此组分一定不具有活性，而其它金属和/或促进剂才是活性物质。相反，所述基材可以是催化剂的活性部分。术语“基材”的意思仅仅是所述基材占有显著的量，一般占整个催化剂重量的40重量％或更多。促进剂各自占催化剂重量的0. 01重量％ -40重量％，任选0. 01重量％ -10重量％。若组合一种以上的促进剂，它们一般总共占催化剂重量的0. 01重量％ -50重量％。催化剂组合物中的元素可通过任何合适的来源提供，如元素形式、盐、配位化合物等。在本专利技术中，通过添加载体材料改进催化剂的物理性质是可能的。可在催化剂组合物中加入粘结剂材料、挤出助剂或其它添加剂，或者将最终的催化剂组合物加入提供载体结构的结构化材料。例如，最终的催化剂组合物可用包含氧化铝或铝酸盐骨架的结构化材料负载。这种粘结剂材料、挤出助剂、结构化材料或其它添加剂及其各自的焙烧产物的含量不算在本文所述A-D组的所述百分数范围之内。作为另一个例子，可包含A-D组中所含元素的粘结剂材料可加入催化剂组合物中。焙烧之后，这些元素可发生改变，如通过氧化而发生改变，氧化会增加最终催化剂结构中氧的相对含量。粘结剂材料中的元素和焙烧产物不算在本文所述A-D组的所述百分数范围之内。本专利技术的催化剂与其它成分如粘结剂、挤出助剂、结构化材料或其它添加剂及其相应的焙烧产物的组合包括在本专利技术的范围之内。一方面，本专利技术是用于制备OCM、OMT或另一氧化偶联反应的氧化催化剂的方法。 在一个实施方式中，所述催化剂可通过组合选自A组中至少一种元素的基材与选自B组的至少一种促进剂元素、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·钦塔，J·托尔曼，J·R·巴特勒，
申请(专利权)人：弗纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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