[发明专利]一种基于化学链晶格氧传递技术甲烷氧化偶联方法

说明书

本发明属于甲烷转化技术领域，特别涉及一种基于化学链晶格氧传递技术甲烷氧化偶联方法，利用一种具有甲烷催化裂解和选择性供氧功能的复合材料实现一步高效的甲烷氧化偶联；催化供氧材料由甲烷裂解催化剂和选择性供氧材料，催化部分为甲烷的活化裂解提供活性位点，供氧材料部分通过晶格氧传递氧原子为反应供氧，反应后的催化载氧体通过游离态氧氧化再生；催化载氧体氧化还原反应的循环实现该反应中氧的传递，避免了游离态氧与甲烷直接接触；定向控制晶格氧活性，减弱了甲烷过度氧化，提高了烯烃的选择性和烯烃的产率；在800℃～850℃，甲烷氧化偶联具有较高的反应活性和选择性。

技术领域

本发明属于甲烷转化技术领域，特别涉及一种基于化学链晶格氧传递技术甲烷氧化偶联方法。

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。随着美国页岩气的开发，中国南海可燃冰的发现，天然气的转化和利用得到了越来越高的关注，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。

天然气的主要组成部分是甲烷，实现C-C偶联的精准调控一直是C1化学的最核心也是最具挑战性的问题，乙烯是石油化工的重要原料，由于工业甲烷制备烯烃常见的方法如：本森法，部分氧化法和催化热解法等合成工艺存在各自的缺陷，制约了实现甲烷C-C偶联调控的发展。甲烷氧化偶联反应具有实验装置简单，烯烃的选择性和产率高，反应便于调控等特点，逐步成为甲烷偶联反应的主要研究方向。传统的甲烷氧化偶联方法中，甲烷与游离态氧按照一定的比例通入反应器中，高温条件下，甲烷部分在催化剂表面活化，另外一部分在催化剂表面活化生成甲基官能团，生成的甲基官能团发生偶联反应生成乙烷后脱氢生成乙烯，在甲烷活化，偶联以及脱氢的过程中，由于游离态的氧活性高，会与过程中的中间产物反应，导致甲烷的过度氧化，导致烯烃的选择性和产率较低；该反应的反应装置中包含空气分离装置，初期投资高，装置运行成本高，结构复杂；高温条件下，游离态的氧与甲烷混合，存在爆炸的风险，极大地制约了其工业化开发。

发明内容

本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于化学链晶格氧传递技术甲烷氧化偶联方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种基于化学链晶格氧传递技术甲烷氧化偶联方法，包括以下步骤：将催化供氧材料与甲烷发生高温还原反应；

所述催化供氧材料由甲烷裂解催化剂和选择性供氧材料耦合而成；所述选择性供氧材料选自过渡金属氧化物。