一种天然气的制备方法

本申请涉及一种天然气的制备方法，属于化学化工或者高分子科学领域。

背景技术：

1、在过去的几十年里，化石燃料的枯竭及其对全球变暖的影响已成为一个众所周知的主导问题；因此，这个问题促使研究人员创造化石燃料的替代品。天然橡胶是满足未来能源需求的潜在来源之一。天然橡胶是有机化合物异戊二烯(聚异戊二烯(c5h8)n)与少量杂质(包括其他有机化合物和水)的聚合物。由于天然橡胶的高可用性，研究人员利用天然橡胶作为一种有用的原料，通过解聚来生产有价值的化学商品(燃料、化肥和化学品)。废旧橡胶是城市废物流的重要组成部分，而且数量不断增加。在垃圾填埋场，废旧橡胶不易降解。废旧橡胶燃烧会产生有毒气体，其中含有致癌和致突变化学物质，因此废旧橡胶焚烧需要昂贵的废气排放控制系统。从废旧橡胶中回收有价值的碳氢化合物作为能源和化学原料将减少对化石燃料的依赖，进而有助于减轻化石燃料储量减少和气候变化带来的威胁。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种利用异戊二烯低聚物和废旧橡胶，通过碳＝碳加氢和碳-碳键断裂策略制备天然气的新路径。

2、本申请的一个方面，提供了一种天然气的制备方法，适用于异戊二烯低聚物及废旧橡胶通过碳＝碳加氢和碳-碳键断裂策略制备天然气的反应过程。

3、所述制备方法包括：将原料与水和催化剂混合，在还原性气氛中发生还原反应，得到含有天然气的产物；

4、所述原料选自异戊二烯低聚物、废旧橡胶中的至少一种；

5、所述异戊二烯低聚物选自柠檬烯、罗勒烯、角鲨烯中的至少一种；

6、所述催化剂包括载体和负载于载体表面的活性组分；

7、所述活性组分包括活性金属元素；

8、所述活性金属元素选自钌、铑、铂、钯、铱、镍中的至少一种；

9、所述载体选自介孔二氧化硅、气相二氧化硅、纳米氧化铈、纳米氧化铝中的至少一种。

10、可选地，所述废旧橡胶选自天然橡胶、废旧轮胎、橡胶手套、乳胶手套、乳胶管、乳胶枕、乳胶气球、乳胶床垫、乳胶帽、橡胶塞、橡胶鞋底、橡胶垫圈中的至少一种。

11、可选地，所述原料为异戊二烯低聚物时，天然气的收率为60～99％；

12、所述原料为废旧橡胶时，天然气的收率为10～99％。

13、可选地，所述制备方法中，还包括催化剂的预处理；

14、所述预处理为在氢气气氛条件下，200～350℃还原3～6h。

15、可选地，所述预处理的温度独立地选自200℃、250℃、300℃、350℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

16、可选地，所述预处理的时间独立地选自3h、4h、5h、6h中的任意值或上述任意两点间的范围值。

17、可选地，所述还原反应在密闭条件下进行；

18、所述还原性气氛为氢气气氛。

19、可选地，所述还原反应的温度为120～350℃；

20、可选地，所述还原反应的温度为180～350℃；

21、可选地，所述还原反应的温度为250～350℃。

22、可选地，所述还原反应的温度独立地选自120℃、180℃、250℃、270℃、290℃、300℃、350℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

23、可选地，所述还原反应的时间为1min～24h；

24、可选地，所述还原反应的时间为10min～15h；

25、可选地，所述还原反应的时间为30min～10h。

26、可选地，所述还原反应的时间独立地选自1min、10min、0.5h、1h、1.5h、2h、5h、8h、10h、15h、20h、24h中的任意值或上述任意两点间的范围值。

27、可选地，所述还原反应的压力为0.1～8mpa；

28、可选地，所述还原反应的压力为1～6mpa；

29、可选地，所述还原反应的压力为2～5mpa。

30、可选地，所述还原反应的压力独立地选自0.1mpa、1mpa、2mpa、3mpa、4mpa、5mpa、6mpa、7mpa、8mpa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

31、可选地，所述催化剂的质量为所述原料质量的5～300％；

32、可选地，所述催化剂的质量为所述原料质量的20～200％。

33、可选地，所述催化剂的质量为所述原料质量百分比独立地选自5％、20％、50％、80％、100％、150％、200％、250％、300％中的任意值或上述任意两点间的范围值。

34、可选地，所述原料的质量为0.1～1g。

35、可选地，所述原料的质量为0.1～0.5g。

36、可选地，所述催化剂中，氧化物载体的粒径为20～200nm；

37、可选地，所述催化剂中，所述活性组分的含量为5～10wt％，其中，所述活性组分的质量以活性金属元素的质量计。

38、可选地，所述氧化物载体的粒径独立地选自20nm、50nm、100nm、150nm、200nm中的任意值或上述任意两点间的范围值。

39、可选地，所述活性金属组分的含量独立地选自5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％中的任意值或上述任意两点间的范围值。

40、作为一种具体的实施方式，所述制备方法至少包括以下步骤：

41、(1)纳米氧化物载体上金属的负载；

42、(3)将异戊二烯低聚物或废旧橡胶等生产原料与催化剂混合，在具有还原性气氛的密闭的压力容器中反应；

43、温度过低容易导致底物转化率低，压力过高会抑制天然气的产生，在一定时间范围内，随反应时间增加转化率提高，但是反应时间延长到一定时间以后，转化率和产物选择性趋于稳定。

44、反应在高压反应釜中进行，室温和正常大气压条件下密封，用氩气或者氮气或者氢气等置换反应气氛，在反应过程中，反应釜内的压力为氢气受热膨胀所产生的高压。

45、本申请能产生的有益效果包括：

46、第一次公开了一种新的路径，在较温和的条件下利用异戊二烯低聚物及废旧橡胶通过碳＝碳加氢和碳-碳键断裂策略制备天然气。该路径通过c＝c加氢和c-c键断裂策略开拓了废旧橡胶催化转化的新应用，并且提供了一种合成具有重要应用价值的天然气的新方法。

技术特征：

1.一种天然气的制备方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

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9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

技术总结本申请公开了一种天然气的制备方法，所述制备方法包括：将原料与水和催化剂混合，在还原性气氛中发生还原反应，得到含有天然气的产物；所述原料选自异戊二烯低聚物、废旧橡胶中的至少一种；所述异戊二烯低聚物选自柠檬烯、罗勒烯、角鲨烯中的至少一种；所述催化剂包括载体和负载于载体表面的活性组分。该方法为催化废旧橡胶中的C＝C加氢、C‑C断裂的反应提供了一种方法，具有重要的工业应用前景。技术研发人员：路芳,任智雯,司晓勤受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/20