一种废弃橡胶制备天然气的方法

本申请涉及一种废弃橡胶制备天然气的方法，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(nr)作为重要的战略燃料在世界范围内被广泛使用，然而，每年都有大量的废旧橡胶在没有经过处理的情况下被丢弃。催化裂解可以将废旧橡胶转化为高附加值的产品，这将是处理废旧橡胶的有效方法。据报道，含有金属和氧化物载体的催化剂常被用于聚合物的加氢，其中ru、rh、pd、rh、ir、ni等金属对于c＝c加氢、c-c断裂具有较高的催化活性，nb2o5、tio2、zno、al2o3、zro2等作为常用的氧化物载体，不同载体对于其催化性能有着显着的影响。据报道，ru基催化剂被广泛应用于生物质的催化加氢脱氧反应、苯乙炔的加氢反应、氨气分解反应、喹啉及其衍生物选择性氢化反应、co氧化等反应中，其中金属及氧化物的种类与结构对于反应的活性和选择性都有所影响。然而，ru基催化剂对于催化废旧橡胶中c＝c加氢、c-c断裂反应的影响尚未有研究。

技术实现思路

1、本申请的一个方面，提供了一种制备天然气的方法，主要是提供一种催化剂，用于催化废旧橡胶中的c＝c加氢、c-c断裂的反应，获得含有天然气的产物。

2、所述方法包括：

3、(1)在还原性气氛i中，将催化剂还原，获得活化后的催化剂；

4、(2)将原料与所述活化后的催化剂接触，在还原性气氛ii条件下发生反应，获得含有天然气的产物；

5、其中，所述原料选自废旧橡胶中的至少一种；

6、所述催化剂包括活性金属组分和氧化物载体；

7、所述活性金属组分负载在所述氧化物载体上；

8、所述活性金属组分所述活性金属组分包括活性金属元素；

9、所述活性金属元素选自钌、铑、铂、钯、铱或镍中的至少一种。

10、可选地，所述氧化物载体选自纳米二氧化锆、纳米氧化镁、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米五氧化二铌、纳米氧化铟、纳米氧化镧中的至少一种。

11、可选地，所述催化剂中，氧化物载体的粒径为20～200nm。

12、可选地，所述氧化物载体的粒径独立地选自20nm、60nm、80nm、100nm、150nm、200nm中的任意值或上述任意两点间的范围值。

13、可选地，所述催化剂中，所述活性金属组分的含量为1～10wt％，其中，所述活性金属组分的质量以活性金属元素的质量计。

14、可选地，所述活性金属组分的含量独立地选自1wt％、2wt％、5wt％、8wt％、10wt％中的任意值或上述任意两点间的范围值。

15、可选地，所述催化剂的质量为所述原料质量的5～300％。

16、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。

17、可选地，所述催化剂的质量为所述原料质量的20～200％。

18、可选地，所述原料的质量为0.1-2g。

19、可选地，所述原料的质量为0.1-0.5g。

20、可选地，所述反应在密闭条件下进行。

21、可选地，所述还原性气氛i为氢气气氛；

22、所述还原的温度为200～450℃，还原的时间为3～6h。

23、可选地，所述还原的温度独立地选自200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

24、可选地，所述还原的时间独立地选自3h、4h、5h、6h中的任意值或上述任意两点间的范围值。

25、可选地，所述还原性气氛ii为氢气气氛；

26、所述反应的压力为0.1～8mpa；

27、可选地，所述反应的压力为1～6mpa；

28、可选地，所述反应的压力为2～5mpa。

29、可选地，所述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。

30、可选地，所述反应的温度为120～350℃。

31、可选地，所述还原反应的温度为180～350℃。

32、可选地，所述还原反应的温度为250～350℃。

33、可选地，所述反应的温度独立地选自120℃、180℃、250℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃、300℃、350℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

34、可选地，所述还原反应的时间为0.5～24h。

35、可选地，所述还原反应的时间为1～15h。

36、可选地，所述还原反应的时间为2～10h。

37、可选地，所述还原反应的时间独立地选自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。

38、可选地，所述原料为废旧橡胶时，天然气的收率为1～99％；

39、可选地，所述原料为废旧橡胶时，天然气的收率为10～99％。

40、作为一种具体地实施方式，所述方法包括：

41、(1)纳米氧化物载体上金属的负载；

42、(2)将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、本申请第一次公开了一种催化剂，用于在较温和的条件下催化废旧橡胶中的碳＝碳加氢和碳-碳键断裂来制备天然气。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：

1.一种橡胶制备天然气的方法，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，

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

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橡胶制备天然气的方法，所述方法包括：(1)在还原性气氛I中，将催化剂还原，获得活化后的催化剂；(2)将原料与所述活化后的催化剂接触，在还原性气氛II条件下发生反应，获得含有天然气的产物；其中，所述原料选自废旧橡胶中的至少一种；所述催化剂包括活性金属组分和氧化物载体；所述活性金属组分负载在所述氧化物载体上。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