[发明专利]一种甲烷氧化偶联反应催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体地，涉及一种甲烷氧化偶联反应催化剂的制备方法和由该方法制备得到的甲烷氧化偶联反应催化剂。

背景技术

乙烯作为最重要的基础有机化工原料，长期以来，它的生产一直依赖于石油裂解路线，由此产生的环境污染等问题日趋严重。近年来，原油价格持续攀升，引发乙烯裂解原料价格的上涨，同时乙烯裂解原料的供不应求现象也十分突出，面对这一现状，世界各国都在调节能源利用结构，并不断寻找新的乙烯生产路线。天然气作为一种重要能源，丰富的储量为其在化工方面的利用提供了良好的保证。同时，国际上为适应21世纪全球能源和石油化工原料结构转变的需求，将天然气替代石油合成烯烃是重要的研究方向之一。

目前，从天然气出发制取乙烯的方法有直接法和间接法。直接法有氧化偶联、氯化偶联、直接脱氢法；间接法是先将天然气转化为合成气，再由合成气制烯烃，包括改良F-T法、甲醇裂解制烯烃等方法。

从天然气出发，若采用部分氧化制合成气/合成气制甲醇/甲醇制烯烃三步法(POM/GTM/MTO)制取乙烯，不但反应过程步骤繁多，而且要先把氧原子插入再取出，是非原子经济反应，从技术、资源利用、环境保护等方面考虑，多步法都不是经济合理的选择，而天然气即甲烷氧化偶联制乙烯(OCM)是最直接的方法，因此几十年来，OCM一直是世界各国科学家研究的重点。

1982年，美国UCC公司的Keller和Bhasin发表了第一篇关于OCM的研究报告，至今，已研究过的催化剂多达2000种以上，所使用的元素包括了除零族元素以外的全部元素。目前，在普遍筛选的基础上，反应性能较好的催化体系主要集中在碱性化合物、氧化物担载的碱金属和碱土金属、单相氧化物、含碱金属离子担载的过渡金属氧化物、卤素离子改性的氧化物、固体超强酸这几类催化剂体系上。(Li,S.(2003).ReactionChemistryofW-Mn/SiO2CatalystfortheOxidativeCouplingofMethane.JournalofNaturalGasChemistry(01):1-9.)文献报道了以二氧化硅为载体，钨酸钠和锰为活性组分的负载型催化剂是性能最好的体系之一。

在现有的甲烷氧化偶联催化剂的制备的报道中，通常采用浸渍法或混浆法制备。然而，采用这些方法制备的催化剂的活性组分粒度较大，分布不均匀，且应用于甲烷氧化偶联反应中时所表现出的甲烷转化率和碳二烃选择性均较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有甲烷氧化偶联催化剂的活性组分粒度大，分布不均匀，且在甲烷氧化偶联反应中，甲烷转化率低，碳二烃选择性低的缺陷，提供了一种甲烷氧化偶联反应催化剂的制备方法和由该方法制备得到的甲烷氧化偶联反应催化剂。

为了实现上述目的，本发明提供一种甲烷氧化偶联反应催化剂的制备方法，该方法包括：在超声条件下，将载体在金属化合物水溶液中进行第一浸渍，干燥，然后在超声条件下在金属化合物水溶液中进行第二浸渍，干燥并焙烧，其中，所述金属化合物水溶液中的金属化合物与所述载体的质量比为1:0.001-200；所述载体与所述金属化合物水溶液中的水的质量比为1:1-20；

本发明还提供了一种甲烷氧化偶联反应催化剂，其中，所述甲烷氧化偶联反应催化剂为通过本发明提供的方法制备得到的。

本发明提供的所述甲烷氧化偶联反应催化剂的制备方法简单易操作，而且由该方法制备的甲烷氧化偶联反应催化剂活性组分粒度小、分布均匀；而且，将由该方法制备的甲烷氧化偶联反应催化剂应用于甲烷氧化偶联反应中，能够同时提高甲烷的转化率和碳二烃的选择性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据实施例1制备的甲烷氧化偶联反应催化剂的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。