[发明专利]一种基于碳基材料的乙醇合成乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明属于资源化学领域，具体涉及一种由乙醇合成乙烯的方法。

背景技术

乙烯作为重要的基本化工原料，其生产技术具有战略意义。目前，乙烯的生产是以石油资源为原料，通过热裂解和催化裂解等反应过程中获得。这两类技术过程成熟，并有广泛的工业应用。但是，两类所使用的原料皆为一次性、不可再生的化石原料。随着全球范围内化石能源的日益枯竭，开发以可再生原料为基础的乙烯生产技术具有极其重要的战略意义。

本发明发现基于碳基材料的乙醇脱水转化过程。相比通常的固体酸催化剂材料的乙醇脱水过程，碳基材料在水热稳定性和乙烯产物选择性两方面具有明显的优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于碳基材料的乙醇合成乙烯的方法，该方法是以乙醇原料为反应原料在碳基材料存在下生产乙烯的新方法。

本发明提供一种基于碳基材料的乙醇合成乙烯的方法，包括如下步骤：

（1）将乙醇原料经过130-150°C汽化区通入反应区中；

（2）在反应区内，在碳基催化剂的存在下使乙醇通过脱水反应转化为富含乙烯的气相低碳烃组分；

（3）通过急冷分离，回收气相乙烯组分。

本发明的上述方法中，所述的步骤（1）中的乙醇类原料为下述2种物质的一种：乙醇、生物质发酵未精馏乙醇。

本发明的上述方法中，所述的步骤（2）中在反应区中的反应条件为固定床反应器，压力0.1-0.5MPa，温度250-450°C，原料重量空速0.5-1.5小时^-1。

本发明的上述方法中，所述的步骤（2）中的催化剂为碳基催化材料。

本发明的上述方法中，所述的乙醇的质量百分含量大于99%；所述的生物质发酵未精馏乙醇中，乙醇的质量百分含量为85-90%，水的质量百分含量为10-15%。

本发明的上述方法中，所述的碳基催化材料的特点为：比表面积在350-600m²/g，总孔容在0.8-2.0cm³/g。

本发明的上述方法中，所述的碳基催化材料由下述方法所得：高比表面积>600m²/g、大孔容1.0cm³/g的活性碳材料在硝酸溶液、硫酸、或者硝酸-硫酸的混合溶液中加热处理1-6小时。

本发明提供的由乙醇合成乙烯的方法，所述碳基催化材料的制备方法为以及包含氧化铝或/和氧化锌的多级孔分子筛催化剂的制备方法为：高比表面积（>600m²/g）、大孔容（1.0cm³/g）的活性碳材料在硝酸溶液、硫酸、或者硝酸-硫酸的混合溶液中加热处理1-6小时。上述碳基催化材料可以用于实现本发明的目的。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1

将200g活性碳在60%质量硝酸中65°C处理3.5小时，水洗，100°C干燥，在氮气气氛中400°C干燥4小时，制得催化剂A。

实施例2

将160g活性碳在30%质量硝酸-60%质量硫酸混和溶液中70°C处理3小时，水洗，110°C干燥，在氮气气氛中460°C干燥6小时，制得催化剂B。

实施例3

将150g活性碳在30%质量硝酸-65%质量硫酸混和溶液中72°C处理3小时，水洗，110°C干燥，在氮气气氛中440°C干燥6小时，制得催化剂C。

实施例4

将180g活性碳在30%质量硝酸-65%质量硫酸混和溶液中63°C处理6小时，水洗，110°C干燥，在氮气气氛中540°C干燥6小时，制得催化剂D。

实施例5

将180g活性碳在600转速/分钟条件下，球磨处理3小时后，在30%质量硝酸-65%质量硫酸混和溶液中63°C处理6小时，水洗，110°C干燥，在氮气