[发明专利]一种逆水煤气变换耦合甲基环己烷脱氢的方法

说明书

本发明为一种逆水煤气变换耦合甲基环己烷脱氢的方法。该方法包括如下步骤：将甲基环己烷和CO₂通入反应器中，在反应温度为200~500℃，反应压力为0.1~2MPa条件下，通过等温装置的催化剂床层，反应生成甲苯和CO；所述的催化剂，载体为γ‑Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、丝光沸石、ZSM‑5或活性炭，活性组分为M，M为Pt、Ni、Cu、Ce、Co和Fe中的一种或多种。本发明对逆水煤气变换反应具有降低反应温度、促进CO₂的回收与资源化利用、提高CO₂转化率、减少氢气运输危险性的特点，具有较高的推广价值。

技术领域

本发明涉及一种逆水煤气变换耦合甲基环己烷脱氢的工艺。

背景技术

当前社会的进步与发展，伴随着大量不可再生的石化能源物质被使用，导致CO₂排放量逐年有所增加，CO₂对温室效应的影响日益严重。除了采取节能减排措施以减少CO₂排放量之外，人们也提出了用多孔材料来捕集储存CO₂。同时，CO₂还是一种丰富廉价的碳资源，CO₂加氢反应不仅可实现CO₂资源化的利用，而且可以对可再生能源进行存储（从风能，太阳能，生物质等获得氢）。而其中，逆水煤气转换反应不仅被认为是CO₂通过加氢反应生成甲醇、甲酸等高附加值化工产品的关键中间步骤，而且该反应的产物一氧化碳还可以进一步通过费托合成反应转化为液体燃料等。此外，逆水煤气变换反应也能与其它反应耦合，如丙烷脱氢制烯烃和乙苯脱氢制苯乙烯，能有效减少能耗、提高反应性能。因此在CO₂的转化利用过程中占据着不可替代的位置。

如上述方程式所示，逆水煤气变化反应为吸热反应，高温有利于提高一氧化碳的收率。然而，该反应条件下除了一氧化碳外，还会生成甲烷等副产物，降低其选择性。研究发现小的金属颗粒有助于提高一氧化碳的选择性(ACSCatal.2013，3，2449-2455)，因此制备高分散且在高温下保持稳定不团聚的催化剂至关重要。目前，常采用可还原性氧化物作为载体，利用载体和活性金属之间可以形成强相互作用来促进高分散金属颗粒的形成。但在高温环境中仍然会出现团聚现象，甚至氧化物自身结构也会遭到破坏。

目前关于逆水气变换反应的催化剂的专利，主要是针对高温高压的条件比较有利。如公开号为CN103230799的专利公开了一种采用共沉淀法和等体积浸渍法制备了Cu-Zn催化剂，并在高压条件下获得了较高的CO₂转化率和CO的选择性。公开号为CN103183346的专利公开了一种Ni-Ce催化剂，当在600~800℃的高纯CO₂气体处理一小时后，对于水煤气的生成有较高的催化效果。但反应也只能在600℃以上进行才可以获得比较高的CO₂转化率和CO选择性，故该过程的能耗较高。

氢能作为一种清洁能源，可缓解化石能源造成的环境污染、解决化石能源短缺和缓解可持续发展的压力。能完全被大众接受的氢能系统应包括氢的制备、储存、运输和利用各个环节运转流畅。但目前为止，氢能未能大规模应用于社会的各行各业中，根本的原因在于氢的存储这一环节存在技术瓶颈。当氢作为一种燃料时，必然具有分散性和间歇性使用的特点，因此必须能够在一段时间内储存和运输到指定地方。国际能源署规定，实用的储氢系统其质量储氢密度必须达到5wt%，而且体积储氢密度也要求大于40kg/m³。