[发明专利]一种甲烷无氧直接制烯烃的方法及其催化剂

权利要求书

1.一种甲烷无氧直接制烯烃的方法，其特征在于：将甲烷为原料气直接催化转化为烯烃，同时联产芳烃和氢气；

所采用的催化剂为金属元素晶格掺杂于Si与C、N、O中的一种或两种以上形成的熔融体无定形材料；

按催化剂的总重量为100%计，金属元素晶格掺杂的催化剂中金属掺杂量应大于0.001%，小于等于10wt.%。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应温度为750-1200℃；反应温度优选800-1150℃。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：进行该方法反应过程前，催化剂还应包括一个催化剂预处理过程，预处理气氛为反应原料气反应原料气或烃类化合物及其衍生物；烃类化合物及其衍生物包括烷烃（C数为2-10）、烯烃（C数为2-10）、炔烃（C数为2-10）、一元醇（C数为1-10）、二元醇（C数为2-10）、醛（C数为1-10）、羧酸（C数为1-10）或芳烃（C数为6-10）中的一种或两种以上的混合物；预处理温度为800-1000℃；预处理压力0.1-1Mpa，优选常压；反应原料气的质量空速为500-3000ml/g/h，优选800-2400ml/g/h。

4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：反应以甲烷为原料，反应原料气体为甲烷气体或甲烷与其它气体的混合气；

反应原料气体组成包括除甲烷之外，还可能包括其它惰性气氛气体和非惰性气氛气体中的一种或两种；

惰性气氛气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气中的一种或二种以上，惰性气氛气体在反应原料气中的体积含量为0-95%；

非惰性气氛气体为一氧化碳、氢气、二氧化碳、水、C数为1-5的一元或二元醇、C数为2-8烷烃中的一种或二种以上的混合物，非惰性气氛气体与甲烷的体积含量比为0-15%；

反应原料气体中甲烷的体积含量为5-100%。

5.按照权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于：采用的反应装置为流化床、移动床或固定床；进行连续反应时，其反应压力为0.05-1MPa，优选常压；反应原料气的质量空速为1000-30000ml/g/h，优选4000-20000ml/g/h。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的烯烃产物为乙烯、丙烯、丁烯中的一种或二种以上；同时联产芳烃产物和氢气，芳烃产物包括苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯、萘中的一种或二种以上。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂，掺杂的金属元素为碱金属、碱土金属或过渡金属中的一种或二种以上；掺杂金属与化合物材料中的Si、O、C、N元素中的一种或二种以上化学键合；

金属元素晶格掺杂的催化剂中金属掺杂量优选0.001%-8wt.%。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的材料中除掺杂的金属元素外，该材料的表面还负载有金属或金属化合物中的一种或二种以上；其中金属或金属化合物的负载量为0.1-8wt.%，

所述金属化合物种类为金属氧化物、碳化物、氮化物、硅化物或硅酸盐中的一种或二种以上。

9.按照权利要求1、7或8所述的方法，其特征在于：所述金属元素包括：锂、钠、钾、镁、铝、钙、锶、钡、钇、镧、钛、锆、铈、铬、钼、钨、铼、铁、钴、镍、铜、锌、锗、铟、锡、铅、铋、锰中的一种或二种以上；

金属优选：锂、钾、镁、铝、钙、锶、钡、钛、铈、锰、锌、钴、镍、铁中的一种或二种以上。