本申請要求2014年7月18日提交的名稱為“HYDROGEN ABSTRACTION FROM ALKANES USING HYDROGEN STORAGE MATERIALS(使用儲氫材料從烷烴的氫奪取)”的美國臨時專利申請?zhí)?2/026,124的權(quán)益。所引用的申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

發(fā)明背景

A.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及從甲烷生產(chǎn)高級烴。具體來說，可以使用可氫化材料(例如金屬)直接使C-H鍵斷裂并且吸附氫形成氫化物(例如金屬氫化物)，所生成的甲基自由基結(jié)合形成C₂烴和更大的烴?；蛘?，可以用可氫化材料將C₂烷烴和更大的烷烴直接脫氫成它們相應(yīng)的烯烴(例如將乙烷脫氫成乙烯)。這些反應(yīng)過程可以在沒有氧氣和反應(yīng)性金屬氧化物的幫助下進(jìn)行。

B.

背景技術(shù)：

甲烷是一種化學(xué)穩(wěn)定的分子，這是因為它存在四個強四面體C-H鍵(435kJ/mol)。進(jìn)一步增進(jìn)它的穩(wěn)定性的是以下事實：甲烷沒有經(jīng)受化學(xué)攻擊的官能團(tuán)、磁矩、或極性分布。雖然在當(dāng)今社會中存在豐富的甲烷，但是它的穩(wěn)定性限制了它在高效地將甲烷轉(zhuǎn)化成石化原料和液體燃料中的用途。

石化領(lǐng)域中目前所提供的克服甲烷穩(wěn)定性的解決方案包括使用高溫、氧的存在、和/或使用催化劑來將甲烷活化成甲基自由基。這些解決方案中的每一個增加了甲烷轉(zhuǎn)化工藝的成本和復(fù)雜性。舉例來說，更高的溫度(即600℃和更高)不僅在轉(zhuǎn)化甲烷中增加了能量輸入，并且從而增加了成本，它還增加了不希望有的副產(chǎn)物的產(chǎn)生。具體來說，甲烷的氧化偶聯(lián)(OCM)需要在O₂存在下使用高溫，這會產(chǎn)生乙烯和碳氧化物(CO_x)副反應(yīng)。

克服與OCM反應(yīng)過程相關(guān)的問題的一個嘗試是使用金屬氧化物而不是O₂(參見Xu等,“Methane Activation by Transition-Metal Oxides,MO_x(M＝Cr,Mo,W；x＝1,2,3)(通過過渡金屬氧化物MO_x(M＝Cr、Mo、W；x＝1、2、3)的甲烷活化)”,J.Phys.Chem A,2002,第106卷,第7171-7176頁)。然而，所提出的這種方法還需要使用HZSM-5催化劑。此外，氧的存在會產(chǎn)生不需要的副產(chǎn)物，如金屬氫化物化合物(H-MO_x)和金屬羥基化合物(MO_x-H)，從而使得從所述化合物再生金屬氧化物的可能性變得復(fù)雜。

在美國專利號4,675,465中，將金屬和金屬合金與金屬氧化物催化劑(Pt/Al₂O₃)組合用于將C₂和更高級的烷烴轉(zhuǎn)化成它們相應(yīng)的烯烴。所述金屬氧化物催化劑用于在甲烷活化所需的條件下使C-H鍵斷裂并且可逆地結(jié)合H(即催化循環(huán))，而金屬和金屬合金用于吸附氫，從而增加了其工藝的成本和復(fù)雜性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

與從甲烷生產(chǎn)高級烴相關(guān)的當(dāng)前問題的解決方案已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。具體來說，所述解決方案在于使甲烷與可氫化材料接觸以產(chǎn)生具有2或更大的碳數(shù)的烴。發(fā)現(xiàn)這一反應(yīng)可以在相對低的溫度和壓力條件下在沒有氧氣和反應(yīng)性金屬氧化物的幫助下進(jìn)行。此外，這一反應(yīng)不需要催化劑，從而允許進(jìn)行化學(xué)計量或亞化學(xué)計量反應(yīng)。因此，本發(fā)明的方法具有從甲烷高效地生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)上有價值的化合物的益處，所述化合物的實例包括輕烯烴和石蠟。再此外，發(fā)現(xiàn)C₂和更大的烷烴可以在類似的反應(yīng)條件下被轉(zhuǎn)化成它們相應(yīng)的烯烴，從而為目前涉及這樣的脫氫反應(yīng)的缺陷提供了解決方案。

在本發(fā)明的一個方面，用于從甲烷制備烴(例如C₂烴或更高級的烴)的方法包括使甲烷與可氫化材料在足以實現(xiàn)從多個甲烷分子中去除至少一個氫原子的反應(yīng)條件下接觸以在不存在氧氣和反應(yīng)性金屬氧化物的情況下產(chǎn)生多個甲基自由基。所述多個甲基自由基一起結(jié)合成乙烷或乙烯。只要有足夠的可氫化材料來促進(jìn)烷基自由基的形成，所述反應(yīng)就可以繼續(xù)。從甲烷產(chǎn)生乙烷的反應(yīng)可以由反應(yīng)方程式(I)表示：

2 CH₄+XM→C₂H₆+XMH_y,

(I)

其中0.05≥X≤1，M是可氫化材料，并且y是2/X。

從甲烷產(chǎn)生乙烯的反應(yīng)可以由反應(yīng)方程式(II)表示：

2 CH₄+XM→C₂H₄+XMH_y,

(II)

其中1≥X≤4，M是可氫化材料，并且y是4/X。

本發(fā)明中使用的可氫化材料能夠在氫化物形成上表現(xiàn)出負(fù)自由能。在一些情況下，可氫化材料形成氫化物的形成熱是-64kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)。在本發(fā)明的一些方面，所述可氫化材料是金屬、金屬合金、或金屬間化合物?？梢杂米骺蓺浠牧系姆窍拗菩越饘侔ㄤ?Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鉭(Ta)、鈰(Ce)、鉈(Th)、鈾(U)、以及釓(Gd)。在本發(fā)明的某些方面，所述可氫化材料是來自元素周期表IVB族的金屬。IVB族金屬的非限制性實例是鈦、鋯以及鉿，優(yōu)選的金屬是鈦。在本發(fā)明的一個方面，所述可氫化材料可以是鈦和第二金屬的組合或鈦金屬合金，其中所述第二材料沉積在所述金屬的表面上。第二金屬的非限制性實例包括鎳、鈀、鉑、或其任何組合。在一個優(yōu)選的實施方案中，鈀沉積在鈦的表面上。金屬合金的非限制性實例包括含有IIA族金屬、IVB族金屬、VIII族金屬、或IVA族元素的合金。IIA族金屬的實例包括Mg、Ca、Sr以及Ba。VIII族金屬的實例包括但不限于鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)以及鉑(Pt)。IVA族元素的實例包括但不限于鍺(Ge)、硅(Si)、碳(C)、錫(Sn)以及鉛(Pb)。合金或金屬間化合物的其它實例包括鈦和鉑化合物以及鈦和鈀化合物。在本發(fā)明的一些方面，所述可氫化材料分散在載體上。所述載體可以是非反應(yīng)性金屬氧化物載體。

在本發(fā)明的一些方面，所述反應(yīng)是在化學(xué)計量或亞化學(xué)計量條件下進(jìn)行的以控制反應(yīng)的放熱特性或所產(chǎn)生的產(chǎn)物(例如石蠟或烯烴)的類型。所述反應(yīng)是在不存在氧的情況下進(jìn)行的。不希望受理論所束縛，認(rèn)為氧的存在會促進(jìn)碳-氧鍵的形成而不是碳-碳鍵的形成。反應(yīng)中存在的氧的量是1,000ppm或更少、100ppm或更少、或10ppm。所述反應(yīng)還在不存在金屬氧化物的情況下進(jìn)行。不希望受理論所束縛，認(rèn)為金屬氧化物會促進(jìn)酸堿型反應(yīng)(例如水合氫離子H⁺去除)和碳-氧鍵的形成。在本發(fā)明的一個方面，所述方法可以在包括約175℃至600℃的溫度和15磅/平方英寸至800磅/平方英寸(約0.1MPa至5.5MPa)的壓力的條件下進(jìn)行。在本發(fā)明的一些方面，用于從甲烷制備C₂烴或更高級的烴的方法可以在第一反應(yīng)器中進(jìn)行，將所產(chǎn)生的氫化物材料再生成可氫化材料，并且使用再生的可氫化材料與甲烷反應(yīng)。可以通過使所產(chǎn)生的氫化物經(jīng)受再生條件以再生可氫化材料來使所產(chǎn)生的氫化物再生。再生條件包括足夠量的熱、氧化劑或這兩者的組合。氧化劑的非限制性實例是氧氣。當(dāng)氧化劑是氧時，除了可氫化材料之外，還產(chǎn)生水。在一些情況下，所述氧化劑是氧并且產(chǎn)生水作為副產(chǎn)物。在本發(fā)明的一些方面，所產(chǎn)生的氫化物材料可以被儲存(例如儲氫材料)并且在隨后的時間被處理以產(chǎn)生可氫化材料。在本發(fā)明的一些方面，可以將所述氫化物材料從第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到第二反應(yīng)器中并且經(jīng)受再生條件以形成可氫化材料，和水或氫，這取決于再生條件。然后可以將再生的可氫化材料轉(zhuǎn)移到第一反應(yīng)室中以與甲烷反應(yīng)。

在本發(fā)明的另一個方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種用于從烴中去除氫以產(chǎn)生烯烴的方法。所述方法包括使烴與可氫化材料在足以實現(xiàn)由所述可氫化材料從所述烴之一中去除至少一個氫原子的反應(yīng)條件下接觸以產(chǎn)生乙烯或C₂和更大的烯烴。去除的氫原子與可氫化材料結(jié)合以形成氫化物材料。當(dāng)烴源是C₂-C₄烴時從中產(chǎn)生烯烴的反應(yīng)可以由反應(yīng)方程式(III)表示。

C_nH_2n+2+XM→C_nH_2n+2-y+XMH_y/X, (III)

其中n是2至4，y是2或4，X是≥1，并且M是可氫化材料。

在一些情況下，n是2至3，y是2，并且X是1。在另一種情況下，n是4，y是4并且X是1、2或4。所產(chǎn)生的產(chǎn)物是C₂-C₄烯烴(例如乙烯、丙烯以及丁烯)，并且在一些情況下，是二烯烴(例如丁二烯)。反應(yīng)條件、所使用的可氫化材料的類型、所使用的反應(yīng)器類型、以及在反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)類型可以與上文和整個說明書中直接描述的那些相同。

在本發(fā)明的上下文中，描述了以下54個實施方案。實施方案1是一種用于從甲烷制備C₂烴或更大的烴的方法。所述方法包括使甲烷與可氫化材料在足以實現(xiàn)從多個甲烷分子中去除至少一個氫原子的反應(yīng)條件下接觸以產(chǎn)生多個甲基自由基，其中所述多個甲基自由基結(jié)合在一起以形成C₂烴或更大的烴，并且其中所述反應(yīng)是在不存在氧氣和反應(yīng)性金屬氧化物的情況下進(jìn)行的。實施方案2是實施方案1的方法，其中產(chǎn)生乙烷并且總反應(yīng)由反應(yīng)(I)表示：

2 CH₄+XM→C₂H₆+XMH_y,

其中0.05≥X≤1，M是可氫化材料，并且y是2/X。

實施方案3是實施方案1的方法，其中產(chǎn)生乙烯并且總反應(yīng)由反應(yīng)(II)表示：

2 CH₄+XM→C₂H₄+XMH_y,

其中1≥X≤4，M是可氫化材料，并且y是4/X。

實施方案4是實施方案1至3中任一個的方法，其中所述可氫化材料形成所述氫化物的形成能是-101kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)。實施方案5是實施方案4的方法，其中所述可氫化材料是金屬、金屬合金、或金屬間化合物。實施方案6是實施方案5的方法，其中所述可氫化材料是選自由以下各項組成的組的金屬：Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Ta、La、Ce、Th、U、以及Gd。實施方案7是實施方案6的方法，其中所述金屬是IVB族金屬。實施方案8是實施方案7的方法，其中所述IVB族金屬是Ti。實施方案9是實施方案6至7中任一個的方法，其中第二金屬沉積在所述金屬的表面上。實施方案10是實施方案9的方法，其中所述第二金屬是IIA族金屬、Pd、Pt、Ni、或其任何組合。實施方案11是實施方案10的方法，其中Pd沉積在Ti的表面上。實施方案12是實施方案5的方法，其中所述可氫化材料是包含IIA族金屬、IVB族金屬、VIII族金屬、或IVA族的金屬合金。實施方案13是實施方案1至12中任一個的方法，其中所述總反應(yīng)是放熱的。實施方案14是實施方案1至13中任一個的方法，其中所述反應(yīng)條件包括175℃至600℃的溫度和15磅/平方英寸至800磅/平方英寸的壓力。實施方案15是實施方案1至12中任一個的方法，其中所述反應(yīng)是在不存在氧的情況下進(jìn)行的。實施方案16是實施方案1至15中任一個的方法，其中所述可氫化材料由載體支撐。實施方案17是實施方案16的方法，其中所述載體是非反應(yīng)性金屬氧化物載體。實施方案18是實施方案1至17中任一個的方法，其中所述反應(yīng)是化學(xué)計量或亞化學(xué)計量反應(yīng)。實施方案19是實施方案1至17中任一個的方法，其中所述反應(yīng)在第一反應(yīng)器中進(jìn)行，將所產(chǎn)生的氫化物再生成所述可氫化材料，并且使用所述再生的可氫化材料與甲烷反應(yīng)。實施方案20是實施方案19的方法，其中使所產(chǎn)生的氫化物經(jīng)受足夠量的熱以再生所述可氫化材料。實施方案21是實施方案19的方法，其中使所產(chǎn)生的氫化物經(jīng)受氧化劑以再生所述可氫化材料。實施方案22是實施方案21的方法，其中所述氧化劑是O₂并且產(chǎn)生水作為副產(chǎn)物。實施方案23是實施方案18至22中任一個的方法，其中所述反應(yīng)在第一反應(yīng)器中進(jìn)行并且所產(chǎn)生的氫化物向再生的可氫化材料的再生是在第二反應(yīng)器中進(jìn)行的。實施方案24是實施方案18至23中任一個的方法，其中所述反應(yīng)在第一反應(yīng)器中進(jìn)行并且所產(chǎn)生的氫化物向再生的可氫化材料的再生是在所述第一反應(yīng)器中進(jìn)行的。

實施方案25是一種用于從烴去除氫的方法。所述方法包括使烴與可氫化材料在足以實現(xiàn)由所述可氫化材料從所述烴中去除至少一個氫原子并且由所述可氫化材料和去除的氫原子形成氫化物的反應(yīng)條件下接觸，其中所述反應(yīng)是在不存在氧氣和反應(yīng)性金屬氧化物的情況下進(jìn)行的。實施方案26是實施方案25的方法，其中所述烴是C₂-C₄烴并且所述反應(yīng)由反應(yīng)(III)表示：

C_nH_2n+2+XM→C_nH_2n+2-y+XMH_y/X,

其中n是2至4，y是2或4，X是≥1，并且M是可氫化材料。

實施方案27是實施方案26的方法，其中n是2，y是2，并且X是1或2。實施方案26的方法，其中n是3，并且y是2，并且X是1或2。實施方案29是實施方案26的方法，其中n是4，并且y是2，并且X是1或2。實施方案30是實施方案26的方法，其中n是4，y是4，并且X是1、2或4。實施方案31是實施方案26的方法，其中所述烴是甲烷并且總反應(yīng)由反應(yīng)(II)表示：

2 CH₄+XM→C₂H₄+XMH_y,

其中1≥X≤4，M是可氫化材料，并且y是4/X。

實施方案32是實施方案25至31中任一個的方法，其中所述可氫化材料形成所述氫化物的形成能是-64kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)。實施方案33是實施方案25至32中任一個的方法，其中所述可氫化材料形成所述氫化物的形成能是-101kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)。實施方案34是實施方案33的方法，其中所述可氫化材料是金屬、金屬合金、或金屬間化合物。實施方案35是實施方案34的方法，其中所述可氫化材料是選自由以下各項組成的組的金屬：Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Ta、La、Ce、Th、U、以及Gd。實施方案36是實施方案35的方法，其中所述金屬是IVB族金屬。實施方案37是實施方案36的方法，其中所述IVB族金屬是Ti。實施方案38是實施方案36至37中任一個的方法，其中第二金屬沉積在所述金屬的表面上。實施方案39是實施方案38的方法，其中所述第二金屬是IIA族金屬、Pd、Pt、Ni、或其組合。實施方案40是實施方案39的方法，其中Pd沉積在Ti的表面上。實施方案41是實施方案34的方法，其中所述可氫化材料是包含IIA族金屬、IVB族金屬、VIII族金屬、或IVA族的金屬合金。實施方案42是實施方案25至41中任一個的方法，其中所述總反應(yīng)是放熱的。實施方案43是實施方案25至42中任一個的方法，其中所述反應(yīng)條件包括175℃至600℃的溫度和15磅/平方英寸至800磅/平方英寸的壓力。實施方案44是實施方案25至43中任一個的方法，其中所述反應(yīng)是在不存在氧的情況下進(jìn)行的。實施方案45是實施方案25至44中任一個的方法，其中所述可氫化材料由載體支撐。實施方案46是實施方案45的方法，其中所述載體是非反應(yīng)性金屬氧化物載體。實施方案47是實施方案25至46中任一個的方法，其中所述反應(yīng)是化學(xué)計量或亞化學(xué)計量反應(yīng)。實施方案48是實施方案25至47中任一個的方法，其中所述反應(yīng)在第一反應(yīng)器中進(jìn)行，將所產(chǎn)生的氫化物材料再生成所述可氫化材料，并且使用所述再生的可氫化材料與甲烷反應(yīng)。實施方案49是實施方案48的方法，其中使所產(chǎn)生的氫化物材料經(jīng)受足夠量的熱以再生所述可氫化材料。實施方案50是實施方案49的方法，其中氫氣從所述氫化物材料散出。實施方案51是實施方案50的方法，其中使所產(chǎn)生的氫化物經(jīng)受氧化劑以再生所述可氫化材料。實施方案52是實施方案51的方法，其中所述氧化劑是O₂并且產(chǎn)生水作為副產(chǎn)物。實施方案53是實施方案47至52中任一個的方法，其中所述反應(yīng)在第一反應(yīng)器中進(jìn)行并且所產(chǎn)生的氫化物向再生的可氫化材料的再生是在第二反應(yīng)器中進(jìn)行的。實施方案54是實施方案47至53中任一個的方法，其中所述反應(yīng)在第一反應(yīng)器中進(jìn)行并且所產(chǎn)生的氫化物向再生的可氫化材料的再生是在所述第一反應(yīng)器中進(jìn)行的。

以下包括在整個本說明書中所使用的各種術(shù)語和短語的定義。

在整個本說明書中使用術(shù)語“甲烷”時，指的是包括多個甲烷分子的組合物。

“不存在氧”、“在不存在氧氣的情況下”以及“在不存在反應(yīng)性金屬氧化物的情況下”中的短語意指反應(yīng)中存在的反應(yīng)性氧原子的總量少于10,000ppm，優(yōu)選地少于5,000ppm，更優(yōu)選地少于1,000ppm，并且最優(yōu)選地少于100ppm。

“反應(yīng)性氧原子”意指氧氣和包含氧的化合物，其中在本發(fā)明的方法期間氧原子與甲烷或C₂烴和更大的烴或其自由基反應(yīng)以產(chǎn)生碳氧化物。

“非反應(yīng)性金屬氧化物載體”意指其中金屬氧化物的氧位點不參與反應(yīng)的載體。例如，在性質(zhì)上是中性或酸性的金屬氧化物載體。非反應(yīng)性金屬氧化物載體的實例包括二氧化硅或二氧化鈦。

術(shù)語“族”指的是化學(xué)文摘社(Chemical Abstracts Service，CAS)版本的周期表中元素的族。

術(shù)語“約”或“大約”被定義為接近，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的那樣，并且在一個非限制性實施方案中，所述術(shù)語被定義為在10％以內(nèi)，優(yōu)選地在5％以內(nèi)，更優(yōu)選地在1％以內(nèi)，并且最優(yōu)選地在0.5％以內(nèi)。

術(shù)語“基本上”和它的變化形式被定義為大部分是，但不一定完全是所述指定物，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的那樣，并且在一個非限制性實施方案中，基本上指的是10％以內(nèi)、5％以內(nèi)、1％以內(nèi)、或0.5％以內(nèi)的范圍。

術(shù)語“抑制”或“減少”或“防止”或“避免”或這些術(shù)語的任何變化形式在用于權(quán)利要求書和/或說明書中時包括實現(xiàn)所期望的結(jié)果的任何可測量的減少或完全抑制。

術(shù)語“有效”在該術(shù)語用于說明書和/或權(quán)利要求書中時意指足以實現(xiàn)所期望的、所希望的、或所預(yù)期的結(jié)果。

在權(quán)利要求書或說明書中結(jié)合術(shù)語“包含”使用時，詞語“a(一)”或“an(一)”的使用可以意指“一個(種)”，但是它還與“一個(種)或多個(種)”、“至少一個(種)”以及“一個(種)或多于一個(種)”的含義相一致。

詞語“包含/包括(comprising)”(以及包含/包括的任何形式，如“包含/包括(comprise)”和“包含/包括(comprises)”)、“具有(having)”(以及具有的任何形式，如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包括(including)”(以及包括的任何形式，如“包括(includes)”和“包括(include)”)或“含有(containing)”(以及含有的任何形式，如“含有(contains)”和“含有(contain)”)是包括性的或開放性的，并且不排除另外的未陳述的要素或方法步驟。

本發(fā)明的方法可以“包括”整個說明書中所公開的特定成分、組分、組合物、“基本上由整個說明書中所公開的特定成分、組分、組合物組成”或“由整個說明書中所公開的特定成分、組分、組合物組成”等。對于過渡性短語“基本上由……組成”，在一個非限制性方面，本發(fā)明的方法的基本和新型特征是它們能夠在不存在氧氣和反應(yīng)性金屬氧化物的情況下從甲烷產(chǎn)生C₂和更大的烴以及使C₂和更大的烴烷烴脫氫成相應(yīng)的烯烴。

根據(jù)以下附圖、詳細(xì)說明、以及實施例，本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)勢將變得顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)了解的是所述附圖、詳細(xì)說明以及實施例雖然表明了本發(fā)明的具體實施方案，但是僅是以說明的方式給出的并且不意指具有限制性。此外，預(yù)期根據(jù)該詳細(xì)說明，本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的變化和改動對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是包括一個反應(yīng)器的本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。

圖2是包括兩個反應(yīng)器的用于產(chǎn)生C₂烴或更高級的烴的本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

雖然使用催化劑(其中一些是可氫化材料)將甲烷轉(zhuǎn)化成其它產(chǎn)物是已知的，但是這些方法是低效的，需要絡(luò)合催化劑(例如Pt/Al₂O₃催化劑、茂金屬型催化劑等)，產(chǎn)生不需要的副產(chǎn)物。其它已知的方法，例如甲烷的氧化偶聯(lián)、或高級烴的蒸汽裂化以產(chǎn)生乙烯會消耗大量的能量。這些方法需要高溫、昂貴的催化劑并且仍大體上是低效的。

本發(fā)現(xiàn)提供了這些問題的解決方案，所述解決方案是通過使甲烷與可氫化材料接觸以在沒有氧氣和/或反應(yīng)性金屬氧化物的幫助下產(chǎn)生C₂烴或更高級的烴和氫化物材料而實現(xiàn)的。所述氫化物材料是由從甲烷中去除的氫原子和非催化性可氫化材料偶聯(lián)而形成的。所述氫化物材料可以用作氫和/或水的來源。在某些條件下，所述氫化物材料可以被再生以形成可氫化材料。所述方法包括使烴與可氫化材料在足以實現(xiàn)由甲烷和其它烷烴產(chǎn)生C₂或更高級的烯烴的條件下接觸。使用可氫化材料的優(yōu)勢是至少兩倍。首先，與當(dāng)前的方法相比，所述反應(yīng)可以在更低的反應(yīng)溫度下進(jìn)行。其次，由于高熱和/或氧的存在所引起的副反應(yīng)被減到最低限度和/或避免。

本發(fā)明的這些和其它非限制性方面進(jìn)一步詳細(xì)地論述于以下部分中。

A.反應(yīng)物

本發(fā)明中的反應(yīng)物包括含氫的化合物，所述化合物具有能夠在本發(fā)明的條件下由可氫化材料去除的氫。在一些情況下，所述含氫化合物包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、或其任何組合。本發(fā)明的烴可以從氣田、天然氣、生物質(zhì)、來自化學(xué)處理的烴氣體混合物、或其任何組合獲得。在本發(fā)明的一個方面，所述烴是甲烷。在本發(fā)明的一些方面，所述可氫化材料是來自元素周期表的IA族、IIA族、IIIB族、VIB族、VB族、IIIA族、以及鑭系元素的金屬、金屬合金、或金屬間化合物，它們具有-64kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)的氫化物形成焓。在所期望的氫化物形成焓范圍內(nèi)形成氫化物的金屬的非限制性實例是鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鉭(Ta)、鈰(Ce)、鉈(Th)、鈾(U)、以及釓(Gd)?？蓺浠牧峡梢詮睦鏢igmaAlfa馬薩諸塞州沃德山的莊信萬豐公司(Johnson Matthey Company,Ward Hill,MA)、以及美國元素公司(American Elements Corporation)、加利福尼亞州洛杉磯(Los Angeles,CA)的Materials Science商購獲得。由含有IA族金屬的可氫化材料形成的氫化物材料包括但不限于LiH、NaH、KH、RbH、CsH、或其任何組合。由含有IIA族金屬的可氫化材料形成的氫化物材料的非限制性實例包括MgH₂、CaH₂、SrH₂、BaH₂、或其任何組合。由含有IIIB族金屬的可氫化材料形成的IIIB族氫化物材料包括但不限于ScH₂和YH₂。由含有IVB族金屬的可氫化材料形成的IVB族氫化物材料包括但不限于TiH、TiH₂、TiH₄、ZrH₂、HfH、或其任何組合。鈦是本發(fā)明的優(yōu)選的可氫化材料，這是因為TiH₂具有-144.3kJ/mol(H₂)的形成焓。由含有IIIA族金屬的可氫化材料形成的氫化物材料的非限制性實例是AlH₃。由含有鑭系元素的可氫化材料形成的氫化物材料包括LaH₂、CeH₂、ThH₂、UH₃、GdH₂、或其任何組合。在本發(fā)明的一些方面，所述可氫化材料分散在載體上。所述載體可以是非反應(yīng)性金屬氧化物載體。非反應(yīng)性載體的非限制性實例包括二氧化硅、碳、以及聚合物。

在本發(fā)明的一個方面，所述可氫化材料可以是鈦和第二金屬的組合或鈦金屬合金，其中所述第二材料沉積在所述金屬的表面上。第二金屬的非限制性實例包括鎳、鈀、鉑、或其任何組合。在一個優(yōu)選的實施方案中，鈀沉積在鈦金屬、金屬合金或金屬間化合物的表面上?？梢允褂妹}沖激光沉積、氣相沉積、等離子體輔助沉積、或其它合適的沉積方法將第二金屬沉積在第一金屬上。具有-64kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)的氫化物形成焓的金屬合金可以在本發(fā)明中用于制備C₂烴或更高級的烴。金屬合金的非限制性實例包括含有來自整個本說明書中所述的族(優(yōu)選地來自IIA族和IVB族的金屬)和另一種金屬的合金。形成本發(fā)明的氫化物的金屬合金的非限制性實例包括MgNiBe；Mg₂Ni_1-yBe_y，其中y是0.15-0.25；Th_1.5Ce_0.5Al；Th₂Al；Ti₂Cu；Ti₂Pd；Zr₂Cu(M)；Zr₂Ni；Mg_1.92Al_0.08Ni；Mg₂Co；Mg₂Co；Mg₆Co₂；Mg₂Cu；Mg₂Fe；Mg₂FeH₆；Mg₂Ni；Mg₂Ni_0.75Co_0.25；Mg₂Ni_0.75Fe_0.25；Mg_0.833Ni_0.066Cu_0.095M_1.006；Mg_0.9Sc_0.1；Mg_0.708La_0.125Al_0.067；Mg_0.70Ni_0.25Nd_0.05；Mg_0.8Ni_0.1Al_0.1；Mg_1.7NiAl_0.3；Mg_1.9NiAl_0.08；Mg-10Ni；Mg-12Ce；Mg₁₄Al₁₂Ti₃；Mg₁₇Al₁₂；Mg_0.85La_0.1Al_0.05；Mg_0.9La_0.075Al_0.025；Mg₂CuAl_0.375；Mg₂Ni_0.63Fe_0.37；Mg₂Ni_0.75Fe_0.25；Mg₂Ni_0.75Al_0.25；Mg₂Ni_0.85Al_0.15；Mg₂Ni_0.75Co_0.25；TiCu；Ti₃Sb；Ti₃Sn；ErNi；LaNi；LaNi；Li_0.94Pd；LiPd；LiPt；LuNi；YbNi；YbPd；Zr_0.5Hf_0.5Co；Zr_0.7Hf_0.3Co；ZrCo；ZrCo_0.84Ni_0.16；ZrNi；CaNi₂；CaMg₂；Th_1.5Ce_0.5Al；UniAl；ZrV₂；GdMn₂；GdNi₂；LaNi₂；PrCo₂；CeFe₅；CeMg₅；LnMg₂；Ca₄Mg₄Fe₃H₂₂；Zr_1-yAl_y，其中y＝0.25-0.75；Zr₃V₃O；Zr_0.975Nb_0.25；Zr_1-xHf_x，其中x＝0.23-0.82；Ta_0.4Ti_0.6；Ta_0.5Ti_0.5；CsAlH₄；KAlH₄；KBH₄；LiBH₄；Yb₄Mg₄Fe₃H₂₂；Na₃AlH₆；Na₃BH₄；或其任何組合。

B.氫去除

本發(fā)明的可氫化材料能夠從甲烷或其它烴中去除氫原子(即使C-H鍵斷裂)以由所取出的氫原子和可氫化材料形成氫化物材料。可以使氫化物材料再生以形成可氫化材料、氫或水，這取決于再生條件，并且可以由下文所示的再生反應(yīng)方程式(IV)表示。

XMHy+A→XM+Y,

(IV)

其中X≥1，M是可氫化材料，y是1至4，A是熱或氧化劑，并且Y是氫(H₂)或水。

在氫化物材料的形成熱在-64kJ/mol(H₂)至-244kJ/mol(H₂)、-100kJ/mol(H₂)至-200kJ/mol(H₂)、或-125kJ/mol(H₂)至-150kJ/mol(H₂)的范圍時，方程式(I)、(II)或(III)中所示的反應(yīng)是放熱的，因此方程式(I)、(II)、或(III)與方程式(IV)組合的總反應(yīng)是放熱的。在所述反應(yīng)的條件下可氫化材料從多個甲烷分子(例如2個甲烷分子)中去除至少一個氫原子以產(chǎn)生多個甲基自由基，所述多個甲基自由基結(jié)合形成多個乙烷分子。不希望受理論所束縛，認(rèn)為可氫化材料具有表面位點，該表面位點具有足夠活性以吸附烴分子、甲基自由基以及氫自由基。在可氫化材料的表面上至少一個C-H鍵斷裂以產(chǎn)生多個甲基自由基和氫自由基，它們吸附在可氫化材料的表面上，如反應(yīng)方程式(V)中所示，*是可氫化材料。

CH₄+2*→CH₃*+H*(V)

兩個表面結(jié)合的甲烷自由基可以通過各種方式結(jié)合。在第一種方式中，甲基自由基可以直接結(jié)合形成乙烷并且乙烷從可氫化材料的表面解吸，這在可氫化材料上產(chǎn)生兩個自由活性表面位點，如反應(yīng)方程式(VI)中所示。

2 CH₃*→C₂H₆+2* (VI)

在第二種方式中，兩個甲基自由基可以結(jié)合形成乙烷，所述乙烷最初吸附在可氫化材料的表面上，然后解吸以產(chǎn)生兩個活性表面位點，如反應(yīng)方程式(VII)中所示。

2 CH₃*→C₂H₆*+*→C₂H₆+2* (VII)

在第三種方式中，兩個甲基自由基從可氫化材料的活性表面位點解吸并且在氣相中形成乙烷，如反應(yīng)方程式(VIII)中所示。

2 CH₃*→2CH₃+2*→C₂H₆+2* (VIII)

表面結(jié)合的氫(xH*)擴(kuò)散到可氫化材料的主體中并且形成氫化物材料MHx和可氫化材料上的活性表面位點，如反應(yīng)方程式(IX)中所示。

x H*+M→MH_x+* (IX)

不希望受理論所束縛，還認(rèn)為可氫化材料可以按分步的方式從甲烷分子中去除兩個氫自由基以形成甲基雙自由基(碳烯型分子CH₂:)，所述甲基雙自由基吸附在可氫化材料的表面上，如反應(yīng)方程式(X)中所示。第二個氫在催化活性表面位點上被奪取以形成表面結(jié)合的碳烯(CH₂*)。

CH₄+2*→CH₃*+H*

CH₃*+*→CH₂*+H* (X)

兩個或更多個碳烯可以通過各種方式結(jié)合形成乙烯。在一種方式中，兩個表面結(jié)合的碳烯可以直接形成乙烯并且恢復(fù)可氫化材料上的活性位點，如反應(yīng)方程式(XI)中所示。

2CH₂*→C₂H₄+2* (XI)

在第二種方式中，兩個表面結(jié)合的碳烯可以形成乙烯，所述乙烯最初被吸附。在一段時間后，乙烯的解吸釋放了可氫化材料上的活性表面位點，如反應(yīng)方程式(XII)中所示。

2 CH₂*→C₂H₄*+*→C₂H₄+2* (XII)

在第三種方式中，表面結(jié)合的碳烯解吸以形成游離的碳烯自由基和可氫化材料上的活性表面位點。碳烯在均相氣相反應(yīng)中結(jié)合形成乙烯，如反應(yīng)方程式(XIII)中所示。

2 CH₂*→2 CH₂+2*→C₂H₄ (XIII)

如先前在反應(yīng)方程式(IX)中所述，來自反應(yīng)方程式(X)的表面結(jié)合的氫(xH*)可以擴(kuò)散到可氫化材料的主體中并且形成氫化物材料MHx和可氫化材料上的活性表面位點。應(yīng)當(dāng)了解的是，反應(yīng)機制方程式(V)至(XIII)只是用于說明目的，這是因為可以設(shè)想其它反應(yīng)性中間體。

在本發(fā)明的另一個方面，C₂或更高級的烯烴可以由例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、或其任何組合產(chǎn)生。類似于可氫化材料與甲烷的反應(yīng)，產(chǎn)生氫化物材料，其中氫是從起始烴中獲得的，如反應(yīng)方程式(III)中所示。不希望受理論所束縛，認(rèn)為當(dāng)C₂烴或更高級的烴是反應(yīng)物時，所述烴吸附在可氫化材料的表面上并且C-H鍵斷裂形成烴自由基和氫自由基，這兩者均吸附在可氫化材料的表面上，如反應(yīng)方程式(XIV)中對于丙烷所示。

C₃H₈+2*→C₃H₇*+H* (XIV)

氫原子可以由可氫化材料上的活性位點奪取以形成丙烯和氫自由基，它們吸附在可氫化材料的表面上，如反應(yīng)方程式(XV)中所示。

C₃H₇*+*→C₃H₆*+H*(XV)

丙烯可以從可氫化材料解吸以釋放可氫化材料上的活性表面位點，如反應(yīng)方程式(XVI)中所示。

C₃H₆*→C₃H₆+* (XVI)

表面結(jié)合的氫自由基可以擴(kuò)散到可氫化材料的主體中并且形成氫化物材料MHx和可氫化材料上的活性表面位點，如反應(yīng)方程式(IX)中所示。反應(yīng)可以繼續(xù)直到可氫化材料的大部分、基本上全部、或全部的活性表面位點均含有氫，從而耗盡了可氫化材料的儲氫能力。

C.單反應(yīng)器方法和雙反應(yīng)器方法

在本發(fā)明的背景下可以使用一個或兩個反應(yīng)器來用可氫化材料處理甲烷或C₂-C₄烴以產(chǎn)生乙烷和/或烯烴。將烴進(jìn)料(例如甲烷、天然氣、或C₂-C₄烴)供給到反應(yīng)器中。使可氫化材料與烴進(jìn)料在適合于形成氫化物材料的溫度和壓力下接觸，所述氫化物材料包括從所述烴中取出的氫原子以產(chǎn)生乙烷或C₂-C₄烯烴，這取決于起始材料(例如乙烯由甲烷或乙烷制成，丙烯由丙烷制成，等等)?？梢詮姆磻?yīng)器中取出所產(chǎn)生的烴并且可以使氫化物材料再生以形成可氫化材料。單反應(yīng)器方法(圖1)和雙反應(yīng)器方法(圖2)的非限制性實例提供于下文中。

參考圖1，用于產(chǎn)生C₂烴或更高級的烴的系統(tǒng)100的示意圖可以包括反應(yīng)器102，該反應(yīng)器102被配置成產(chǎn)生產(chǎn)物(C₂烴或更高級的烴)并且使氫化物材料再生。可以用于本發(fā)明的背景下的反應(yīng)器的實例包括流化床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、輸送床反應(yīng)器、沸騰床反應(yīng)器、漿液反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器、連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器、噴霧反應(yīng)器、或氣體/固體接觸器。反應(yīng)器102包括本領(lǐng)域已知的合適的加熱元件和冷卻元件，例如電加熱器、熱交換器、冷卻夾套等。反應(yīng)器可以裝備有惰性氣體入口以允許反應(yīng)器在惰性氣氛下被裝料和/或操作。在惰性氣氛下操作減少和/或抑制來自大氣的氧進(jìn)入反應(yīng)器102中。可以經(jīng)由可氫化材料入口104將可氫化材料裝入或供給到反應(yīng)器102中?？梢杂糜诒景l(fā)明的背景下的可氫化材料的非限制性實例是整個本說明書中所描述的可氫化材料。烴進(jìn)料經(jīng)由烴進(jìn)料入口106進(jìn)入反應(yīng)器102中。可氫化材料和烴進(jìn)料可以在相同的或不同的時間裝入反應(yīng)器102中。在惰性氣氛下并且在沒有反應(yīng)性金屬氧化物的幫助下烴進(jìn)料與可氫化材料的接觸產(chǎn)生本發(fā)明的烴產(chǎn)物(例如C₂烴或更高級的烴，諸如但不限于乙烷、乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、或其任何組合)和氫化物材料，所述氫化物材料含有來自反應(yīng)物烴進(jìn)料的至少一個氫。烴產(chǎn)物可以經(jīng)由產(chǎn)物出口108離開反應(yīng)器102。在一些情況下，產(chǎn)物作為蒸氣產(chǎn)生。所產(chǎn)生的產(chǎn)物可以被儲存、商業(yè)銷售、或輸送到其它處理單元以轉(zhuǎn)化成高價值化學(xué)產(chǎn)品。

所產(chǎn)生的氫化物材料，一般是固體或具有高于烴產(chǎn)物的沸點，可以保留在反應(yīng)器102中。一旦足夠的或基本上全部的烴產(chǎn)物從反應(yīng)器102中被取出，就可以將反應(yīng)器加熱到足以經(jīng)由使氫從氫化物材料中析出來再生可氫化材料的溫度。氫可以經(jīng)由氫出口110從反應(yīng)器102中被去除，并且被捕集用于其它化學(xué)處理和/或能量產(chǎn)生。或者，可以在足以由氫化物材料產(chǎn)生水和可氫化材料的條件下用氧化劑(例如空氣、富氧空氣、或氧氣)處理氫化物材料。舉例來說，氧化劑可以經(jīng)由氧化劑入口112進(jìn)入反應(yīng)器102中。如果需要的話，可以在添加氧化劑期間提供熱。在一些情況下，反應(yīng)是充分放熱的，因此不需要外熱?？梢越?jīng)由與和反應(yīng)器102聯(lián)接的傳熱流體進(jìn)行熱交換來控制再生溫度。所產(chǎn)生的水可以經(jīng)由水出口114從反應(yīng)器102中被去除或使用已知的固體/液體或氣體/液體分離技術(shù)(例如離心、過濾等)以物理方式與氫化物材料分離。在形成足夠的可氫化材料之后，可以經(jīng)由烴進(jìn)料入口106將另外的烴進(jìn)料提供到反應(yīng)器102中并且所述過程可以繼續(xù)。在一些情況下，系統(tǒng)100可以自動化以允許基于離開反應(yīng)器102的物流的組成來將進(jìn)料，并且在一些情況下，可氫化材料或氧化劑提供到反應(yīng)器102中?？蓺浠M(jìn)料入口104、烴進(jìn)料入口106、氧化劑入口112、產(chǎn)物出口108、氫出口110和/或水出口114可以自動化或半自動化以使得產(chǎn)物的產(chǎn)生和氫化物的再生是一個連續(xù)的過程。舉例來說，烴進(jìn)料入口106、烴產(chǎn)物出口108、氧化劑入口112、氫出口110以及水出口114可以經(jīng)由電子反饋回路(例如計算機系統(tǒng)和/或控制系統(tǒng))和傳感器連接。所述傳感器可以確定產(chǎn)物產(chǎn)生何時減少和/或結(jié)束，并且調(diào)節(jié)進(jìn)料入口106以終止或暫時停止進(jìn)料流入反應(yīng)器。一旦大部分或基本上全部的烴產(chǎn)物已經(jīng)經(jīng)由產(chǎn)物出口108離開，所述自動化系統(tǒng)就可以調(diào)節(jié)溫度以將反應(yīng)器102加熱到足以產(chǎn)生再生的可氫化材料的溫度。在使用氧的情況下，自動化系統(tǒng)可以打開氧化劑入口112并且將氧化劑提供到反應(yīng)器102中并且控制溫度和壓力以進(jìn)行可氫化材料再生過程。一旦水的產(chǎn)生已經(jīng)減少或停止，所述自動化系統(tǒng)就可以提供信號以關(guān)閉氧化劑入口112并且打開進(jìn)料入口106以繼續(xù)該過程。在一些情況下，在打開進(jìn)料入口106之前將反應(yīng)器102用惰性氣體吹掃以從系統(tǒng)去除任何痕量的氧。

參考圖2，描述了用于產(chǎn)生C₂烴或更高級的烴的系統(tǒng)200的示意圖，該系統(tǒng)200可以包括反應(yīng)器102(如系統(tǒng)100中的反應(yīng)器102)和第二反應(yīng)器202。第二反應(yīng)器202可以用于使氫化物材料再生。反應(yīng)器202可以是間歇式反應(yīng)器、連續(xù)反應(yīng)器等。在反應(yīng)器102中，烴進(jìn)料與可氫化材料的接觸產(chǎn)生氫化物材料和本發(fā)明的烴產(chǎn)物。烴產(chǎn)物可以經(jīng)由烴產(chǎn)物出口108離開反應(yīng)器102。所產(chǎn)生的烴產(chǎn)物可以被儲存、商業(yè)銷售、或輸送到其它處理單元以轉(zhuǎn)化成高價值化學(xué)產(chǎn)品。在反應(yīng)的過程中或在反應(yīng)期結(jié)束時，氫化物材料可以經(jīng)由氫化物材料出口204離開反應(yīng)器102。氫化物材料可以被儲存并且在隨后的時間被處理以產(chǎn)生可氫化材料、以及氫或水。在一些情況下，氫化物材料具有與所產(chǎn)生的烴不同的沸點并且作為蒸氣流經(jīng)由氫化物材料出口204從烴和氫化物材料分離。在一些情況下，將氫化物材料作為滑流經(jīng)由氫化物材料出口204從反應(yīng)器102中去除。在另一種情況下，在反應(yīng)期結(jié)束時經(jīng)由氫化物材料出口204將氫化物材料從反應(yīng)器102中以物理方式去除(例如泵送)。為了由氫化物材料產(chǎn)生可氫化材料，氫化物材料經(jīng)由氫化物材料入口206進(jìn)入反應(yīng)器202中。在一些情況下，氫化物材料出口204和氫化物材料入口206可以經(jīng)由管道連接。在一些情況下，氫化物材料出口204和氫化物材料入口206被配置成允許以連續(xù)的方式將氫化物材料從反應(yīng)器102中去除并且供給到反應(yīng)器202中。在第二反應(yīng)器202中，使氫化物材料再生。如先前對于系統(tǒng)100所述，可以加熱第二反應(yīng)器202以產(chǎn)生可氫化材料和氫。氫可以經(jīng)由氫導(dǎo)管208離開第二反應(yīng)器202。在使用氧化劑使氫化物材料再生的情況下，氧化劑可以經(jīng)由氧化劑入口210進(jìn)入第二反應(yīng)器202中。由氫化物材料與氧化劑的反應(yīng)產(chǎn)生的水可以經(jīng)由水出口212離開第二反應(yīng)器。再生的可氫化材料可以經(jīng)由可氫化材料出口214離開第二反應(yīng)器202?？蓺浠牧峡梢员粌Υ嬉詡鋵硎褂煤?或經(jīng)由可氫化材料入口216供給到第一反應(yīng)器102中。在一些情況下，可氫化材料出口214和可氫化材料入口216可以經(jīng)由管道連接以使得可以根據(jù)需要將可氫化材料供給到第一反應(yīng)器102中。如同系統(tǒng)100一樣，反應(yīng)器102和反應(yīng)器202的入口和出口可以自動化以允許基于離開和進(jìn)入反應(yīng)器102和反應(yīng)器202的物流的組成來將進(jìn)料和可氫化材料提供到反應(yīng)器102中，以及將氫化物材料和，氧化劑(如果需要的話)，提供到反應(yīng)器202中。

D.處理條件

反應(yīng)器102的反應(yīng)處理條件、反應(yīng)器202的反應(yīng)處理條件、或這兩者中可以改變以實現(xiàn)所期望的結(jié)果(例如C₂烴或更高級的烴和/或可氫化材料產(chǎn)生)。處理條件包括溫度、壓力、烴進(jìn)料流、可氫化材料流和/或裝料、氧化劑流、或其任何組合。在一些情況下，控制處理條件以產(chǎn)生具有特定特性的產(chǎn)物。溫度可以在約175℃至600℃、200℃至575℃、225℃至550℃、或300℃至400℃的范圍。反應(yīng)器102和/或反應(yīng)器202中可以使用15磅/平方英寸至800磅/平方英寸(約0.1MPa至5.5MPa)、50磅/平方英寸至700磅/平方英寸(約0.3MPa至4.8MPa)、100磅/平方英寸至500磅/平方英寸(約0.7MPa至3.4MPa)、或150磅/平方英寸至450磅/平方英寸(約1.0MPa至3.1MPa)的壓力。載氣可以與烴進(jìn)料組合并且經(jīng)由一個或這兩個反應(yīng)器再循環(huán)。非限制性載氣包括氮氣、氦氣、氬氣、或其任何組合。載氣可以增強反應(yīng)器中的混合。載氣還可以包括用于幫助可氫化材料或氫化物材料轉(zhuǎn)移到和轉(zhuǎn)移出反應(yīng)器中或幫助烴進(jìn)入反應(yīng)器中的的任何氣體?？梢酝ㄟ^改變各種進(jìn)料流和/或載體流的流速、工藝的溫度和壓力、進(jìn)料或載氣的預(yù)熱溫度、接觸時間、或其組合來操縱工藝條件的烈度。

實施例

將經(jīng)由具體實施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。以下實施例僅提供用于說明目的，并且不意圖以任何方式限制本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易識別可以改變或改動以產(chǎn)生基本上相同的結(jié)果的多個非關(guān)鍵參數(shù)。

預(yù)期實施例1

(C₂烴和更高級的烴的制備)

乙烷的產(chǎn)生：將基于待處理的甲烷的量(28g，2摩爾)的化學(xué)計量的可氫化材料(鈦金屬，48g，1摩爾)放置在不銹鋼反應(yīng)器中并且在流動的干燥甲烷下在175℃至600℃的溫度和15磅/平方英寸至800磅/平方英寸的壓力下加熱?？梢酝ㄟ^質(zhì)譜分析來監(jiān)測氣體組成?？梢钥吹揭彝榈漠a(chǎn)生在TiH₂材料形成時的溫度下開始。

預(yù)期實施例2

(烷烴轉(zhuǎn)化成烯烴)

丙烯的產(chǎn)生：將基于待處理的丙烷的量(44g，1摩爾)的化學(xué)計量的可氫化材料(鈦金屬，48g，1摩爾)放置在不銹鋼反應(yīng)器中并且在流動的干燥甲烷下在175℃至600℃的溫度和15磅/平方英寸至800磅/平方英寸的壓力下加熱?？梢酝ㄟ^質(zhì)譜分析來監(jiān)測氣體組成?？梢钥吹揭彝榈漠a(chǎn)生在TiH₂材料形成時的溫度下開始。