本发明专利技术公开了一种复合钼基催化剂，其由活性组分Mo和助剂K组成，摩尔百分比为：Mo 66.7-96.8％、K 3.2-33.3％；Mo以金属态、氧化物和碳化物中的任意两种或三种物相的复合形式存在；本发明专利技术还公开了该催化剂的制备方法，首先采用控制的程序升温将MoO3粉末还原-碳化，然后采用湿浸渍法浸渍，最后将粉末研磨、压片并造粒。本发明专利技术的有益之处在于：本发明专利技术的催化剂，在CO加氢反应中，具有高的催化活性和烯烃选择性，CO单程转化率>80％，烯烷比(O/P)>4.0，产物分布以轻质烃(C1-C5)为主，C2-C4烯烃占总烃含量的49％以上，C5+选择性<15％；在CO加氢反应前后，催化剂物相结构稳定，适宜长周期运转；本发明专利技术的制备催化剂的方法，其制备过程简单，条件易于控制，具有较好的可重复性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种复合钼基催化剂及其制备方法和应用，属于能源、化工
技术介绍
低碳烯烃(C2＝～C4＝)是重要的基础有机化工原料，主要来源于石脑油的催化裂解、烷基脱氢和甲醇制烯烃(MTO)等过程。随着低碳烯烃的需求日益增加，石油资源价格的上涨和环境压力的日趋增大，开发一种清洁、低耗能、低成本以及简洁的制备低碳烯烃工艺路线具有重要的战略意义。近年来，合成气一步法制备低碳烯烃工艺备受关注。合成气来源广泛，可来源于煤、天然气、生物质以及其它碳基材料。目前，限制合成气制备低碳烯烃工业化的主要因素是产物分布宽泛，副产物CH4、CO2选择性高。缺乏一种有效的催化剂有效控制产物分布，降低副产物生成。专利和文献中针对Fe基催化剂的报道较多，Fe基催化剂虽然对CO加氢有较好的催化活性和烯烃选择性，但其产物分布宽泛，有较高的副产物CH4、CO2以及C5+，严重限制了该技术路线的发展。并且，文献和专利报道的催化剂组成复杂，制备步骤繁琐，可重复性差。开发一种非Fe基催化剂用于合成气一步法制低碳烯烃具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种组成相对简单、具有高的催化活性和烯烃选择性、且能够长周期运转的复合钼基催化剂。本专利技术的第二个目的在于提供一种过程简单、条件易控、可重复性好、用于制备前述复合钼基催化剂的方法。本专利技术的第三个目的在于提供前述复合钼基催化剂在CO加氢一步法制低碳烯烃中的应用。为了实现第一个目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种复合钼基催化剂，其特征在于，由活性组分Mo和助剂K组成，各组分的摩尔百分比为：Mo 66.7-96.8％、K 3.2-33.3％。前述的复合钼基催化剂，其特征在于，前述活性组分Mo以金属态、氧化物和碳化物中的任意两种物相的复合形式存在。前述的复合钼基催化剂，其特征在于，前述活性组分Mo以金属态、氧化物和碳化物三种物相的复合形式存在。为了实现第二个目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种复合钼基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将MoO3粉末置于CH4/H2碳化介质中，在N2气氛条件下以5℃/min从室温升至350℃，然后切换至CH4/H2气氛，以1℃/min升温至675-750℃，保持1-6h，再冷却至室温，最后切换至N2/O2气氛钝化4-16h；(2)、将步骤(1)所得粉末浸渍于钾盐中，Mo与K的摩尔量配比为Mo:K＝30-2:1，浸渍完成后于80-110℃烘箱干燥；(3)、将步骤(2)所得粉末研磨、压片并造粒至20-40目，得复合钼基催化剂。前述的复合钼基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，在前述CH4/H2中，CH4的含量为20v％。前述的复合钼基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，在前述N2/O2中，O2的含量为0.5-2v％。前述的复合钼基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，前述MoO3粉末由(NH4)6Mo7O24·4H2O经焙烧得到，焙烧温度450-650℃。前述的复合钼基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，前述钾盐选自K2CO3或者KNO3。为了实现第三个目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种复合钼基催化剂应用在CO加氢一步法制低碳烯烃中，其特征在于，包括如下步骤：(1)、采用固定床反应器，复合钼基催化剂首先在CH4/H2气氛下在线处理0.5-2h，处理温度为600-700℃，在前述CH4/H2气氛中CH4的含量为20v％，然后切换至反应原料；(2)、复合钼基催化剂反应条件：原料气配比CO：H2＝1:1-3，温度300-400℃，压力0.1-3.0MPa，空速1000-10000h-1。本专利技术的有益之处在于：1、本专利技术的复合钼基催化剂，在CO加氢反应中，具有高的催化活性和烯烃选择性，CO单程转化率>80％，烯烷比(O/P)>4.0，产物分布以轻质烃(C1-C5)为主，C2-C4烯烃占总烃含量的49％以上，C5+选择性<15％，催化效果极好；2、本专利技术的复合钼基催化剂，其在CO加氢反应前后，物相结构稳定(见图1)，适宜长周期运转；3、本专利技术的复合钼基催化剂的制备方法，制备过程简单，条件易于控制，具有较好的可重复性，克服了传统催化剂制备过程繁琐、可重复性差的缺点。附图说明图1是本专利技术的复合钼基催化剂在反应前后的物相图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。实施例1步骤1：还原-碳化称取一定量钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O，450℃焙烧4h，然后称取10g上述焙烧所得样品，装入石英管中，置于管式炉内，采用程序升温控制，以CH4/H2为碳化介质，进行还原-碳化过程，具体过程如下：首先，在N2气氛条件下(20mL/min)，以5℃/min从室温升至450℃；然后，切换至CH4/H2气氛(50mL/min)，以1℃/min继续升温至700℃，保持4h；接下来，冷却至室温；最后，切换至N2/O2气氛(8mL/min)，钝化5h，得样品A。在N2/O2中，O2的含量为1v％。步骤2：湿浸渍称取一定量样品A，按摩尔量配比Mo:K＝10:1，等体积浸渍K2CO3，80℃烘干。步骤3：研磨、造粒将烘干后的粉末研磨、压片并造粒至20-40目，即得复合钼基催化剂。用上述复合钼基催化剂催化CO加氢一步法制低碳烯烃，反应在固定床反应器中进行。复合钼基催化剂使用前需做预处理，具体如下：在CH4/H2气氛(20v％CH4)下在线处理0.5h，处理温度为700℃。复合钼基催化剂催化CO加氢制低碳烯烃时，反应条件如下：H2/CO＝2，温度330℃，压力1.5MPa，空速2000h-1。催化结果：CO转化率82.61％；产物重量分布：CH4为27.66％，C2-4＝为53.00％，C2-40为11.06％，C5+为8.28％；O/P值＝4.79；CH4、CO2选择性分别为21.71％、13.72％。对复合钼基催化剂在反应前后的物相进行测定，结果如图1所示，可见：本专利技术的复合钼基催化剂其在CO加氢反应前后，物相结构稳定，适宜长周期运转。实施例2步骤1本文档来自技高网...
【技术保护点】
复合钼基催化剂，其特征在于，由活性组分Mo和助剂K组成，各组分的摩尔百分比为：Mo 66.7‑96.8％、K 3.2‑33.3％。
【技术特征摘要】
1.复合钼基催化剂，其特征在于，由活性组分Mo和助剂K组成，
各组分的摩尔百分比为：
Mo 66.7-96.8％、
K 3.2-33.3％。
2.根据权利要求1所述的复合钼基催化剂，其特征在于，所述活
性组分Mo以金属态、氧化物和碳化物中的任意两种物相的复合形式
存在。
3.根据权利要求1所述的复合钼基催化剂，其特征在于，所述活
性组分Mo以金属态、氧化物和碳化物三种物相的复合形式存在。
4.复合钼基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将MoO3粉末置于CH4/H2碳化介质中，在N2气氛条件下以5℃
/min从室温升至450℃，然后切换至CH4/H2气氛，以1℃/min升温至
675-750℃，保持1-6h，再冷却至室温，最后切换至N2/O2气氛钝化
4-16h；
(2)、将步骤(1)所得粉末浸渍于钾盐中，Mo与K的摩尔量配比
为Mo:K＝30-2:1，浸渍完成后于80-110℃烘箱干燥；
(3)、将步骤(2)所得粉末研磨、压片并造粒至20-40目，得复
合钼基催化剂。
5.根据权利要求4所述的复合钼基催化剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建利，陆世鹏，赵天生，范素兵，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：宁夏;64
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。