用于等离子体制备烯烃的方法与流程

本发明涉及烯烃制备领域，具体地涉及一种用于等离子体制备烯烃的方法。

背景技术：

1、乙烯作为石油化工领域最重要的基础原料之一，主要来源于石油烃裂解技术，随着油价波动较大，乙烯市场受油价依赖严重。目前我国着重开发非石油路线乙烯生产工艺，其中由煤经甲醇制低碳烯烃工艺发展成熟。但煤化工在煤气化阶段耗水量大，能耗高，在富煤产区大多缺水，严重限制了煤制烯烃的发展。当前随着可燃冰与页岩气的开发，天然气储量充足，天然气转化利用技术成为热点，将天然气转化为乙烯工艺可作为国家能源战略储备，成为技术开发的新方向。

2、天然气制乙烯反应主要可通过无氧偶联与有氧偶联的方式进行，有氧偶联因可燃气体与氧化剂混合后存在燃爆风险，且操作条件苛刻，至今仍未工业化。天然气通过无氧偶联反应生产氢气与高附加值烯烃，在传统工艺中，高温高压条件下，依靠催化剂，在催化剂表面通过吸附活化偶联，实现甲烷的转化，但副产物较多，无法定向转化为乙烯。等离子体转化天然气，在电场作用下利用电子碰撞活化甲烷，进而自由基碰撞偶联形成产物。采用等离子体技术转化甲烷可以在常温常压下进行，操作条件相对温和，特定产物选择性高，产物主要为乙炔。在国外，美国和德国都曾经做过等离子体裂解制乙炔的研究，德国isp公司建成了一套3000t/a的天然气等离子体制乙炔的工业化装置。国内中科院成都有机所、四川大学、清华大学、中科院金属所也曾做过等离子体裂解制乙炔装置与工艺的研究工作，但是国内还没有一套能全流程的实现工业化的装置。cn109503310公布了一种天然气制备高浓度乙炔和氢气的工艺，采用等离子体裂解反应器，经过热裂解后，通过一些系列措施分离炭黑、乙炔与氢气。cn109264671、cn106185806、cn105451874、cn1176051等公布了各种放电形式的等离子体对甲烷的转化，可产生多种产物，组分复杂，对乙烯的选择性仍有待于提高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的由烷烃生产烯烃过程中副产物较多、烯烃的选择性不高等问题，提供一种制备烯烃的方法，该方法具有可适应天然气经过等离子体后反应尾气的组成变化、反应尾气经过引起的催化剂床层温度不均等问题，可有效稳定地提高烯烃选择性等特点。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种用于等离子体制备烯烃的方法，该方法包括：将烷烃经过等离子体电场生成的活性物质与催化剂进行接触，以使烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括ti氧化物掺杂载体和负载于所述载体上的活性组分，其中，所述活性组分含有第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分选自第viii族的非贵金属和第ib族的金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第viii族的贵金属中的至少一种，以金属元素计，所述第一活性组分与第二活性组分的重量比为0.1-200：1。

3、通过上述技术方案，可有效稳定地提高烯烃选择性，并且可适应天然气经过等离子体后反应尾气的组成变化、反应尾气经过引起的催化剂床层温度不均等问题。

技术特征：

1.一种用于等离子体制备烯烃的方法，其特征在于，该方法包括：将烷烃经过等离子体电场生成的活性物质与催化剂进行接触，以使烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括ti氧化物掺杂载体和负载于所述载体上的活性组分，其中，所述活性组分含有第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分选自第viii族的非贵金属和第ib族金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第viii族的贵金属中的至少一种，以金属元素计，所述第一活性组分与第二活性组分的重量比为0.1-200：1。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，以金属元素计，所述第一活性组分与第二活性组分的重量比为0.1-10：1。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一活性组分与载体的重量比为0.1-2：100，所述第一活性组分的重量以金属元素计。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述ti氧化物掺杂载体中的l酸与b酸的摩尔比为0.1-50:1，优选为1-20:1；

5.根据权利要求1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；

6.根据权利要求1所述的方法，其中，活性组分的粒径为3-20nm，优选为5-15nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：使活性组分负载于载体上而制备所述催化剂的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，使活性组分负载于载体上的方式为：用含有活性组分的前驱体的浸渍液浸渍所述载体，再依次进行干燥和焙烧。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述干燥的条件包括：干燥温度为100-120℃，干燥时间为8-12h；

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：在使活性组分负载于载体上之前，对载体进行预处理，以除去载体中可能存在的水分和有机杂质。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，等离子体电场由等离子体源提供；

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烷烃为c1-c5的烷烃中的至少一种；

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触的条件包括：温度20-35℃，压力0.05-0.25mpa，时间8h以上；

14.根据权利要求1或13所述的方法，其中，所述接触在氢气的存在下进行，所述氢气与烷烃的体积比为0-10：1。

技术总结
本发明涉及能源转化领域，公开了一种用于等离子体制备烯烃的方法，该方法包括：将烷烃经过等离子体电场生成的活性物质的烷烃与催化剂进行接触，以使烷烃转化为烯烃，所述催化剂包括载体和负载于所述载体上的活性组分，其中，所述活性组分含有第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分选自第VIII族的非贵金属和第IB族的金属中的至少一种，所述第二活性组分选自第VIII族的贵金属中的至少一种，以金属元素计，所述第一活性组分与第二活性组分的重量比为0.1‑200：1。该方法具有可适应烷烃经过等离子体后反应尾气的组成变化，改善反应尾气经过引起的催化剂床层温度不均等问题，并且可有效稳定地提高烯烃选择性。

技术研发人员：周明川,任君朋,赵健,张婧,孙峰,朱云峰,李亚辉,徐伟,石宁
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13