一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法，具體包括如下步驟：（1）將乙醇原料經(jīng)過130-150°C汽化區(qū)通入反應(yīng)區(qū)中；（2）在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，在磷修飾納米碳催化材料的存在下使乙醇通過脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為富含乙烯的氣相低碳烴組分；（3）通過急冷分離，回收氣相乙烯組分。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)基于磷修飾納米碳材料的乙醇脫水轉(zhuǎn)化過程。相比通常的固體酸催化劑材料的乙醇脫水過程，磷修飾納米碳催化材料在水熱穩(wěn)定性、減少副產(chǎn)物生成和提高乙烯產(chǎn)物選擇性兩方面具有明顯的優(yōu)勢。
【專利說明】一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米碳材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種磷修飾納米碳催化材料的合成及其在乙醇制取乙烯的過程中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯作為重要的基本化工原料，其生產(chǎn)技術(shù)具有戰(zhàn)略意義。目前，乙烯的生產(chǎn)是以石油資源為原料，通過熱裂解和催化裂解等反應(yīng)過程中獲得。這兩類技術(shù)過程成熟，并有廣泛的工業(yè)應(yīng)用。但是，兩類所使用的原料皆為一次性、不可再生的化石原料。隨著全球范圍內(nèi)化石能源的日益枯竭，開發(fā)以可再生原料為基礎(chǔ)的乙烯生產(chǎn)技術(shù)具有極其重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)基于磷修飾納米碳材料的乙醇脫水轉(zhuǎn)化過程。相比通常的固體酸催化劑材料的乙醇 脫水過程，磷修飾納米碳催化材料在水熱穩(wěn)定性、減少副產(chǎn)物生成和提高乙烯產(chǎn)物選擇性兩方面具有明顯的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的過程，該過程的特點以乙醇原料為反應(yīng)原料在磷修飾納米碳催化材料存在下生產(chǎn)乙烯的方法。
[0005]本發(fā)明首先提供了一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法，具體包括如下步驟：
[0006](1)將乙醇原料經(jīng)過130-150° 0汽化區(qū)通入反應(yīng)區(qū)中；
[0007](2)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，在磷修飾納米碳催化材料的存在下使乙醇通過脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為富含乙烯的氣相低碳烴組分；
[0008]( 3 )通過急冷分離，回收氣相乙烯組分。
[0009]本發(fā)明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述的乙醇類原料為下述2種物質(zhì)的一種或多種：乙醇)990%)、生物質(zhì)發(fā)酵未精餾乙醇(10-15^/0^0, 85-90^9()0^0^0?)。
[0010]本發(fā)明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述在反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)條件為固定床反應(yīng)器，壓力0. 1-0. 5腿^，溫度450-450。0，原料重量空速0. 5-1. 5小時―1。
[0011]本發(fā)明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述的催化劑為磷修飾納米碳催化材料，其特征在于：磷含量質(zhì)量分數(shù)在0. 5-5，比表面積在350-6001^/8,總孔容在0. 8-2.
[0012]本發(fā)明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述磷修飾納米碳催化材料的制備方法為0(^3/8)的活性碳材料在300-600轉(zhuǎn)速丨分鐘條件下球磨處理2-24小時后，在磷酸溶液中浸潰1-6小時，氮氣中熱處理2-6小時。上述碳基催化材料可以用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
【具體實施方式】[0013]下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
[0014]實施例1
[0015]3508活性碳（比表面62011127^，總孔容1. 31(^/8)放入球磨機中加入500粒直徑2臟氧化鋯小球，在300轉(zhuǎn)/分鐘的速度下進行球磨處理10小時后，將其放在10%質(zhì)量磷酸中浸潰3. 5小時，水洗，100° 干燥，在氮氣氣氛中400° 0干燥4小時，制得催化劑八。
[0016]實施例2
[0017]3008活性碳（比表面61011127^，總孔容1. 33(^/8)放入球磨機中加入500粒直徑2111111氧化鋯小球，在400轉(zhuǎn)/分鐘的速度下進行球磨處理16小時后，將其放在12%質(zhì)量磷酸中浸潰2小時，水洗，100° 干燥，在氮氣氣氛中420° 0干燥3小時，制得催化劑8。
[0018]實施例3
[0019]3508活性碳（比表面60011127^，總孔容1. 29^/^)放入球磨機中加入500粒直徑2臟氧化鋯小球，在430轉(zhuǎn)/分鐘的速度下進行球磨處理12小時后，將其放在10%質(zhì)量磷酸中浸潰5小時，水洗，100° 干燥，在氮氣氣氛中415° 0干燥4小時，制得催化劑0。
[0020]實施例4
[0021]3308活性碳（比表面52011127^，總孔容1. 03(^/8)放入球磨機中加入500粒直徑2臟氧化鋯小球，在360轉(zhuǎn)/分鐘的速度下進行球磨處理10小時后，將其放在10%質(zhì)量磷酸中浸潰3. 5小時，水洗，100° 干燥，在氮氣氣氛中400° 0干燥4小時，制得催化劑0。
[0022]實施例5
[0023]29008活性碳（比表面5 2011127^，總孔容1. 030^/8)放入球磨機中加入500粒直徑2臟氧化鋯小球，在590轉(zhuǎn)/分鐘的速度下進行球磨處理10小時后，將其放在20%質(zhì)量磷酸中浸潰3. 5小時，水洗，100° 干燥，在氮氣氣氛中390° 0干燥4小時，制得催化劑2。
[0024]實施例6
[0025]將催化劑篩分成40-60目，質(zhì)量為208，裝填到不銹鋼反應(yīng)器(06 (6111^50咖）中，反應(yīng)溫度為250-450° 0，壓力為0. 1-0. 51？3，反應(yīng)前將催化劑在隊氣氛中510° 0活化處理化，然后降到反應(yīng)溫度后開始進樣，乙醇經(jīng)過預(yù)熱（130-150° 0進入反應(yīng)器，反應(yīng)空速為0. 5-1. 5&—1，反應(yīng)條件和結(jié)果見表1。
[0026]表1基于碳基材料的乙醇合成乙烯反應(yīng)結(jié)果
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種基于磷修飾納米碳催化材料的乙醇制取乙烯的方法，具體包括如下步驟: (1)將乙醇原料經(jīng)過130-150°C汽化區(qū)通入反應(yīng)區(qū)中； (2)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，在磷修飾納米碳催化材料的存在下使乙醇通過脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為富含乙烯的氣相低碳烴組分； (3)通過急冷分離，回收氣相乙烯組分。
2.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(1)中的乙醇原料為下述2種物質(zhì)的一種:乙醇、生物質(zhì)發(fā)酵未精餾乙醇。
3.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(2)中在反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)條件為固定床反應(yīng)器，壓力0.1-0.5MPa，溫度250-450° C，原料重量空速0.5-L 5小時'
4.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(2)中的催化劑為經(jīng)過球磨處理的磷修飾納米碳催化材料。
5.權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述的乙醇，乙醇的質(zhì)量百分含量大于99%；所述的生物質(zhì)發(fā)酵未精餾乙醇中，乙醇的質(zhì)量百分含量為85-90%，水的質(zhì)量百分含量為10-15%。
6.權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述的磷修飾納米碳基催化材料的特點為:磷含量在0.5-5%之間，比表面積在350-600m2/g，總孔容在0.8-2.0cm3/g。
7.權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述磷修飾納米碳基催化材料由下述方法所得:高比表面積(>600m2/g)、大孔容(>1.0cmVg)的活性碳材料球磨處理后，在磷酸溶液中浸潰1-6小時，氮氣中熱處理2-6小時。
8.權(quán)利要求7所述方法,其特征在于,所述磷修飾納米碳基催化材料的球磨處理條件為:300-600轉(zhuǎn)速/分鐘，2-24小時。
【文檔編號】C07C11/04GK103833502SQ201210472602
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】曲彬 申請人:大連鑫五洲石油儀器有限公司