[发明专利]用于从天然气和其它烃制备碳和氢的方法

说明书

一种采用化学反应或一系列反应直接从诸如天然气(例如，天然气或甲烷)的烃制备单质碳和氢气的方法。在一个方面，所涉及的其它材料，例如单质镁，保持不变并且用作催化剂。

背景技术

需要开发用于制备单质碳和/或氢气的新方法。还需要处理从页岩气产生的不易冷凝的烃(例如甲烷)。

美国专利号2,760,847描述了从甲烷制备氢和碳的工艺。镁可用作熔融金属以促进该工艺。然而，需要高温。

美国专利号6,995,115描述了通过热分解从甲烷制备氢和碳的工艺，包括使用催化剂，如Ni_xMg_yO或Ni_xMg_yCu_zO。

美国专利公开2008/0263954描述了将烃转化为氢和单质碳的工艺。MgO可用作催化剂载体。

美国专利公开2008/0210908描述了使用微波和铁催化剂将烃转化为氢和碳的工艺。

还参见“Hydrocarbon Production by Methane Decomposition:A Review,”Abbas等，Int.J.of Hydrogen Energy,35,3，2010年2月，1160-1190。

还参见“Hydrogen Generation by Direct Decomposition of Hydrocarbonsover Molten Magnesium,”Wang等，J.Molecular Catalysis A:Chemical 283(2008)153-157。

还参见英文摘要，博士论文，Ke Wang，湖南大学，2009年12月，“The Preparationof Hydrogen over Molten Metal and the Synthesis of Methyl3,3-Dimethylpropionate over Homogeneous Catalyst”。

还参见Serban等，“Hydrogen Production by Direct Contact Pyrolysis ofNatural Gas,”Fuel Chemistry Division Preprints,2002,47(2),747。

还参见Abbas等，“Hydrogen Production by Methane Decomposition:AReview,”Int’l J.Hydrogen Energy,35(2010),1160-1190。

本文所提供的任何参考文献或描述并不代表其被认可是现有技术。

发明内容

本公开提供了使用化学反应或一系列反应直接从诸如天然气(例如甲烷)的烃制备单质碳和氢气的方法。在一个方面，所涉及的其它材料，例如单质镁，保持不变并且充当催化剂。选择反应温度，使得可在期望条件下发生期望反应。

一方面提供制备单质碳和氢的方法，其包括使至少一种熔融金属与至少一种烃在足以熔化所述金属的温度下反应，其中所述反应产生单质碳和氢。熔化金属的温度可取决于金属而变化，并且可检视并选择最佳温度。例如，所述温度可例如高于金属熔点10℃至500℃、或10℃至250℃、或10℃至100℃。金属可以是例如镁或锂。虽然反应和发明不受理论或机理限制，但反应可经由碳化物或倍半碳化物中间体发生。

在一个实施方案中，所述烃在25℃和760托下是气体。在另一实施方案中，所述烃在25℃和760托下是液体。在另一实施方案中，所述烃在25℃和760托下是固体。在另一实施方案中，所述烃是甲烷。

另一方面提供了通过使单质镁与烃在约600℃至1000℃的温度范围内反应来制备单质碳和氢的方法，其中该反应产生单质碳和氢。