[发明专利]使用修饰型铁催化剂催化乙烷氧化的方法

摘要

本发明属于工业催化以及环境保护领域，提供一种使用修饰型铁催化剂催化乙烷氧化的方法。该方法包括修饰型铁催化剂的制备，修饰型铁催化剂催化乙烷氧化的反应体系准备，以及乙烷催化氧化的反应条件控制三个部分。其中修饰铁催化剂的制备过程包含以下几个步骤：步骤一、原料准备；步骤二、第一混合液浸泡；步骤三、碱催化水解；步骤四、催化剂焙烧；步骤五、多次循环操作。修饰型铁催化剂催化乙烷氧化的反应体系准备，使用乙烷氧化固定床反应装置。通过乙烷催化氧化的反应条件控制，乙烷的转化率可在90%以上。对于乙烷氧化而言，修饰型铁催化剂与未修饰的铁催化剂相比，可以得到明显提高的乙烷转化率以及完全氧化产物二氧化碳的产率。

主权项

1.一种使用修饰型铁催化剂催化乙烷氧化的方法，其特征在于，包括修饰型铁催化剂的制备，修饰型铁催化剂催化乙烷氧化的反应体系准备，以及乙烷催化氧化的反应条件控制三个部分；其中修饰铁催化剂的制备过程包含以下几个步骤：步骤一、原料准备；包括以下原料：初始负载型铁催化剂，含有催化剂载体与活性金属组分；催化剂载体的化学成分为氧化铝；活性金属组分为铁或者铁氧化物；初始负载型铁催化剂中铁的负载量为0.5～10wt％；初始负载型铁催化剂的比表面积大于100m²/g；初始负载型铁催化剂为颗粒状，颗粒大小范围在10～200目以内；第一混合液，其具体配制方法是将醇与正硅酸酯两类物质混合，其中后者的质量是前者的0.2～15倍；其中正硅酸酯指的是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯三者中的一个，或者它们的任意比例混合物；其中醇指的是甲醇、乙醇、1‑丙醇、2‑丙醇中的一个，或者它们的任意比例混合物；所制得的混合液称为第一混合液；氨水，指的是含NH₃质量百分比超过3％的水溶液；第一焙烧气源，具体指的是压缩空气、氧气、氮气、氩气、氦气，或者上述这些气体任意比例混合气；步骤二、第一混合液浸泡；具体方法如下：将步骤一所述的初始负载型铁催化剂完全浸泡于第一混合液中；完全浸泡时间为20min～48h；浸泡完成之后，将多余的第一混合液过滤掉，留下负载型铁催化剂颗粒；步骤三、碱催化水解；具体方法如下：准备两个容器，分别称为第一容器与第二容器；第一容器为一个敞口的容器；第二容器为一个带盖的密闭容器，密闭状态下可以容下整个第一容器；在第二容器敞开状态下，放入一定量的氨水，其质量是初始负载型铁催化剂质量的5～1000倍；将完成步骤二所得到的负载型铁催化剂放入第一容器内，并将第一容器放入第二容器；其中氨水与第一容器放入第二容器的时间顺序为任意顺序；将第二容器的盖子盖上形成密闭容器；盖上盖子后，保持4～48h；取出第一容器内的负载型铁催化剂；步骤四、催化剂焙烧；具体方法如下：将经过步骤三处理所得到的负载型铁催化剂暴露在空气中，或者暴露在第一焙烧气源所形成的气氛下焙烧；焙烧时间为30min～24h，焙烧温度为200～750℃；步骤五、多次循环操作。