专利名称：用二氧化碳与水或甲醇为原料一步法合成乙烯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用二氧化碳与水或甲醇为原料一步法合成乙烯以及甲醇制备乙烯的技术路线及其方法，其化学原理是以二氧化碳或甲醇为碳源，水或甲醇为氢源一步法合成乙烯，与传统的二氧化碳加氢制备烯烃的方法相比较，新方法二氧化碳的转化率在99%以上，乙烯选择性在90%以上，反应是在常温、低压或常压的条件下，故新方法的生产成本相对较低，工程投资也相对较低，非常适合产业化的开发，尤其是生产过程中无二氧化碳废气和废水的排放，完全符合清洁生产工艺的标准。
背景技术：
乙烯是石油化工最重要的产品，乙烯的产量成为衡量一个国家石油化工生产水平的一个重要标准。长期以来，乙烯的生产是以石油为原料的技术路线，伴随着石油价格的不断攀升和石油资源不断枯竭的是乙烯的消费量在不断的增加，而且这种矛盾的趋势将长期存在下去，显然用石油为原料制备乙烯的技术路线不可持续发展。所以，近十年来甲醇制低碳烯烃的项目不断在中国上马，由于二氧化碳是造成大气温室效应的罪魁祸首，致使二氧化碳加氢制乙烯的技术开发与研究也成为热点。但是，数十年来，这一热点技术的开发距离产业化的路途还十分遥远，二氧化碳的转化率停留在30%以下，烯烃的选择性停留在60%以下，特别是没有解决二氧化碳加氢的氢源问题。本发明专利涉及的技术是以水或甲醇为氢源，有针对性的解决了二氧化碳加氢制备乙烯的氢源问题，而且，这里所说的新旧两种方法的反应机理具有本质的区别。传统方法的反应机理都是将二氧化碳首先转化为甲醇或一氧化碳等C1化合物然后再转化为烯烃的技术路线，故反应温度不能低于200°C，能耗高，副产物多，收率低。而本发明的方法是把二氧化碳作为一个普通的羰基化合物，采用了“羰基脱氧偶联”的有机反应机理，一般控制温度在室温，能耗低，副产物少，收率高，属于“C02的脱氧自偶联反应”的技术路线，合成反应一步完成。
本发明专利的方法存在一个增加乙烯制备成本的问题，但已经另行解决，在此特别说明。选择水为氢源涉及采用铝或锌或硅铁粉等与水反应制氢的历程，副产氢氧化铝或氢氧化锌或氢氧化铁，经查询可知，一般金属单质的价格是其氢氧化物的3 5倍，这已成为本制备乙烯工艺产业化开发的致命障碍，为此本发明专利的发明人李坚又发明了用氢氧化铝或氢氧化锌或氢氧化铁一步法高产率的制备铝或锌或铁的方法，已经另行申请发明专利。另外，我们通过“C02的脱氧自偶联反应”的相同的构思，发现了 “甲醇的脱氧自偶联反应”制备乙烯的技术路线，也即本发明涉及的一种甲醇制备乙烯的方法，如果采用二氧化碳与甲醇为原料制备乙烯的技术路线，又以二氧化碳为基准计算乙烯的收率时，一般收率超过160%以上，此说明甲醇不仅作为二氧化碳加氢的氢源，而且甲醇本身就是一种制备乙烯的碳源，与现今的甲醇制备低碳烯烃的生产技术相比较，本发明专利申请的方法可降低乙烯生产成本30%以上，尤其是生产过程中不产生二氧化碳废气，完全符合绿色化工工艺的标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种用二氧化碳与水或甲醇为原料一步合成乙烯副产甲缩醛以及甲醇制备乙烯的方法，与现有的甲醇制备低碳烯烃的生产技术相比较，本发明专利提供的制备乙烯的方法，可降低生产成本30%以上，尤其是生产过程中无废气与废水的排放，达到清洁生产工艺的标准。1、采用二氧化碳与水或甲醇为原料一步法合成乙烯副产甲缩醛的技术路线是如
下所述的化学方程式:
权利要求
1.采用二氧化碳与水或甲醇为原料一步法合成乙烯或副产甲缩醛的技术路线，其特征是如下所述的化学方程式:
2.用二氧化碳与水或甲醇为原料制备乙烯的方法，包括以下次序的几个步骤:选用间歇式或连续式的方式，采用常规的间歇式或连续式反应器，定量的将Al和季铵碱或碱金属氢氧化物的水或甲醇溶液注入反应器中，控制温度-40 60°C，压力O 0.8Mpa,从反应器底部缓缓通入计算量的二氧化碳气体，保温反应1 24小时，收集乙烯气体。
3.甲醇与Al为原料合成乙烯的技术路线，其特征是如下所述的化学反应方程式:
4.用甲醇与Al为原料制备乙烯的方法，包括以下次序的几个步骤: 选用间歇式或连续式的方法，采用常规的间歇式或连续式反应器，定量的将Al和季铵碱或碱金属氢氧化物的水或甲醇溶液注入反应器中，控制温度-40 60°C，压力O 0.8Mpa,缓缓加入或一次性加入计算量的甲醇，保温反应1 24小时，收集乙烯气体。
5.一种以甲醇为原料制备乙烯的方法，其特征是选用强碱性离子液体或熔融无水的碱金属氢氧化物为反应介质，控制温度160 500°C。
全文摘要
本发明涉及一种用二氧化碳与水或甲醇为原料一步法合成乙烯以及甲醇制备乙烯的技术路线及其方法，其化学原理是以二氧化碳或甲醇为碳源，水或甲醇为氢源一步法合成乙烯，与传统的二氧化碳加氢制备烯烃的方法相比较，新方法二氧化碳的转化率在99%以上，乙烯选择性在90%以上，反应是在常温、低压或常压的条件下，故新方法的生产成本相对较低，工程投资也相对较低，非常适合产业化的开发，尤其是生产过程中无二氧化碳废气和废水的排放，完全符合清洁生产工艺的标准。
文档编号C07C1/20GK103145518SQ20131008589
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者李坚, 梅 明, 郭嘉 申请人:武汉工程大学