[发明专利]乙炔三聚生产轻质芳烃的方法

说明书

本发明公开了乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，包括：(1)向石英管反应器中装入催化剂；(2)向石英管反应器中通入氢气，以便对催化剂进行还原；(3)利用氮气对石英管反应器进行吹扫；(4)向石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使乙炔在催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，其中，催化剂以生物质热解得到的生物炭为载体，并依次对生物炭进行酸化处理、冲洗干燥、活化处理、浸渍处理和焙烧处理得到。该方法中通过以生物炭为载体制备催化剂并将其用于催化乙炔三聚生产轻质芳烃，不仅可以维持反应活性的稳定性，还可以限制乙炔向高分子化合物的转化，显著提高轻质芳烃的收率。

技术领域

本发明属于材料化工领域，具体而言，本发明涉及乙炔三聚生产轻质芳烃的方法。

背景技术

苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃为最重要的化工基础原料之一，广泛应用于生产橡胶、纤维、塑料和染料等化工产品。目前，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类热解，但是目前石油资源越来越匮乏，因此，开发其他路径生产轻质芳烃势在必行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出乙炔三聚生产轻质芳烃的方法。该方法中通过以生物炭为载体制备催化剂，并将催化剂用于催化乙炔三聚生产轻质芳烃，不仅可以维持反应活性的稳定性，还可以限制乙炔向高分子化合物的转化，显著提高轻质芳烃的收率。此外，还可以降低催化剂的生产成本，有效解决生物质焚烧所带来的环境污染问题。

本发明是基于以下发现完成的：

乙炔反应活性较强，易深度反应聚合生成链状聚合物或稠环芳烃，产生积炭，导致轻质芳烃收率低。常规乙炔制芳烃催化剂所用的载体为二氧化硅或ZSM-5分子筛，ZSM-5分子筛有适宜的孔道结构，虽然可以限制乙炔向高分子化合物转化，提高轻质芳烃收率，但其酸性较强，失活过快；而二氧化硅比表面积小，孔道不发达，使用二氧化硅做载体时只具备分散活性金属的功能。发明人发现，可以将生物炭作为载体制备催化剂并将该催化剂用于催化乙炔三聚生产轻质芳烃。

为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种乙炔三聚生产轻质芳烃的方法，包括：

(1)向石英管反应器中装入催化剂；

(2)向所述石英管反应器中通入氢气，以便对所述催化剂进行还原；

(3)利用氮气对所述石英管反应器进行吹扫；

(4)向所述石英管反应器内通入乙炔和氮气的混合气，并使所述乙炔在所述催化剂的催化作用下发生聚合反应生成轻质芳烃，

其中，所述催化剂通过下列步骤制备得到：

将生物质送入热解炉中进行热解处理，以便得到热解油气和生物炭；

利用稀盐酸对所述生物炭进行酸化处理，以便得到酸处理后的生物炭；

利用蒸馏水对所述酸处理后的生物炭进行冲洗至中性并干燥，以便得到中性生物炭；

将所述中性生物炭在多段活化炉中与水蒸气接触进行活化处理，以便得到活化生物炭；

利用金属盐溶液对所述活化生物炭进行浸渍处理，以便得到负载活性金属的生物炭；以及

对所述负载活性金属的生物炭进行焙烧处理，以便得到所述催化剂。