一种异构烷烃的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种异构烷烃的制备方法，将合成气自上而下进入反应管，所述反应管自上而下依次装有加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂，反应后得到异构烷烃，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。本发明专利技术根据反应路径发生的先后顺序，设计了三段串联催化剂，合成气可在三段催化剂体系中高选择性转化为异构烷烃。实验结果表明，异构烷烃选择性高达50％以上。并且，本发明专利技术提供的制备方法分子扩散效率高、甲烷选择性低，异构链烃选择性高；制备过程简单，成本低，适宜大规模工业应用，为非石油资源直接获得异构烷烃提供了一条崭新路线。

A preparation method of isoalkanes

The present invention provides a method for preparing isoparaffins by entering syngas into a reaction tube from top to bottom. The reaction tube is successively equipped with hydrogenation catalyst, dehydrogenation catalyst and isomerization catalyst from top to bottom. After reaction, isoparaffins are obtained. The hydrogenation catalyst is Co/SiO 2, the dehydrogenation catalyst is Zn/SiO 2 or Pt/SiO 2, and the isomerization catalyst is molecular sieve. According to the sequence of reaction paths, the three-stage series catalyst is designed, and the syngas can be highly selectively converted into isoalkanes in the three-stage catalyst system. The experimental results show that the selectivity of isoalkanes is over 50%. Moreover, the preparation method provided by the invention has high molecular diffusion efficiency, low methane selectivity and high isomeric chain hydrocarbon selectivity, simple preparation process, low cost, suitable for large-scale industrial application, and provides a new route for obtaining isomeric alkanes directly from non-petroleum resources.

【技术实现步骤摘要】
一种异构烷烃的制备方法
本专利技术涉及有机化学
，尤其涉及一种异构烷烃的制备方法。
技术介绍
费托合成是将煤、天然气和生物质经合成气(一氧化碳和氢气的混合物)通过铁基、钴基、钌基催化剂催化转化为清洁液体燃料的过程，是解决石油资源日益短缺的有效途径。然而费托合成的产物主要是由C1-C50+的直链烷烃组成的复杂混合物。异构烷烃含量是汽油辛烷值的一个重要组成参数。研究者通常将酸性分子筛与费托催化剂活性组分进行有效组合，直接合成异构烷烃，(1)合成气在加氢催化剂生成费托合成初级产物直链烷烃；(2)直链烷烃在金属位脱氢形成烯烃；(3)烯烃转移到分子筛酸性位进行质子化生成碳正离子；(4)碳正离子发生重排、支链化，最后支链化的烯烃在金属位上加氢转化为异构烷烃。通过将分子筛填充在二段反应装置中将重质烃进一步裂解改质和加氢异构获得具有优异燃烧性能的中间馏分油。但此过程由于工艺复杂，生产成本高，降低了煤基费托合成制备洁净液体燃料技术的经济可行性。另外，由于采用分床层装填的方式，两个催化剂活性位之间的协同作用也受到了极大的限制。因此，研制多功能催化剂通过一段法对合成气直接制异构烷烃具有重要的意义。目前，关于合成气制备异构烷烃报道中，存在以下不足：(1)反应体系中路径不明；(2)异构烷烃选择性低(30％左右)(3)芳烃、烯烃含量较高，不符合日益严格的环保要求标准。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种异构烷烃的制备方法，选择性好，催化剂成本低，工艺简单。有鉴于此，本专利技术提供了一种异构烷烃的制备方法，包括：将合成气自上而下进入反应管，所述反应管自上而下依次装有加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂，反应后得到异构烷烃，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。优选的，所述Co/SiO2采用采用浸渍法制备。优选的，所述Co/SiO2的粒径为10-100目。优选的，所述脱氢催化剂采用采用浸渍法制备。优选的，所述脱氢催化剂的粒径为10-100目。优选的，所述异构化催化剂为HZSM-5、HBEA、HZSM-11、SAPO-11、HY分子筛中的一种或几种。优选的，所述异构化催化剂的硅铝比为5-500:1。优选的，所述加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂的质量比为1-10:1-10:1-10。优选的，反应温度250-400℃，反应压力为1.0-5.0MPa，合成气空速为500-10000h-1，合成气中H2/CO为0.5-3.0:1。相应的，本专利技术还提供一种合成气制备异构烷烃的催化剂，由加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂组成，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。本专利技术提供了一种异构烷烃的制备方法，将合成气自上而下进入反应管，所述反应管自上而下依次装有加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂，反应后得到异构烷烃，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。本专利技术根据反应路径发生的先后顺序，设计了三段串联催化剂，合成气可在三段催化剂体系中高选择性转化为异构烷烃。实验结果表明，异构烷烃选择性高达50％以上。并且，本专利技术提供的制备方法分子扩散效率高、甲烷选择性低，异构链烃选择性高；制备过程简单，成本低，适宜大规模工业应用，为非石油资源直接获得异构烷烃提供了一条崭新路线。附图说明图1为本专利技术实施例10制备异构烷烃的示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种异构烷烃的制备方法，包括：将合成气自上而下进入反应管，所述反应管自上而下依次装有加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂，反应后得到异构烷烃，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。作为优选方案，所述加氢催化剂为费托合成催化剂，合成气在加氢催化剂的作用下发生一氧化碳加氢反应。本专利技术采用的加氢催化剂为Co/SiO2，所述Co/SiO2优选采用浸渍法制备，更优选为等体积浸渍法。所述Co/SiO2的粒径优选为10-100目。得到Co/SiO2后还优选包括：将干燥后的固体置于马弗炉空气中，300～600℃条件下煅烧2～10h。优选地，SiO2孔径为10nm，粒径为20-40目。作为优选方案，所述脱氢催化剂优选采用浸渍法制备，更优选为等体积浸渍法。还有优选包括：将干燥后的固体置于马弗炉空气中，300～500℃条件下煅烧2～5h，得到产品。所述Zn/SiO2优选按照如下方法制备：将Zn分散在SiO2上。所述脱氢催化剂为固脱氢催化剂，粒径为10-100目。合成气在脱氢催化剂作用下发生直链烷烃脱氢反应。作为优选方案，分子筛优选为酸性分子筛。所述异构化催化剂为HZSM-5、HBEA、HZSM-11、SAPO-11、HY分子筛中的一种或几种。所述异构化催化剂的硅铝比优选为5-500:1，更优选为100:1。合成气在异构化催化剂作用下发生烯烃异构化反应。所述分子筛目数优选为10-100目，更优选为20-40目。作为优选方案，所述加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂的质量比为1-10:1-10:1-10，更优选为1:1:1。利用合成气制备异构烷烃的过程中，反应温度250-400℃，反应压力为1.0-5.0MPa，合成气空速为500-10000h-1，合成气中H2/CO为0.5-3.0:1。相应的，本专利技术还提供一种合成气制备异构烷烃的催化剂，由加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂组成，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。从以上方案可以看出，本专利技术一种合成气直接制取异构烷烃的方法，根据合成气制备异构烷烃的反应路径，本专利技术采用三段催化剂，高选择性地合成异构烷烃。催化剂成本低，制备工艺简单，可适合规模化生产，市场前景广阔。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。本专利技术实施例采用的原料和化学试剂均为市购。实施例1分别将从南开大学分子筛厂购买的HZSM-5、HBEA、HZSM-11、SAPO-11、HY分子筛于500℃下焙烧4h，样品经研磨、压片、过筛后成20-40目。实施例210％Co/SiO2催化剂的制备采用等体积浸渍法，将含有10.94g硝酸钴的水溶液浸渍在20gSiO2上，室温抽真空1h，120℃干燥6h，然后置于马弗炉中400℃焙烧5h，Co负载量为10％。实施例310％Co/HZSM-5催化剂的制备采用等体积浸渍法，将含有10.94g硝酸钴的水溶液浸渍在20gHZSM-5分子筛上，室温抽真空1h，120℃干燥6h，然后置于马弗炉中400℃焙烧5h，Co负载量为10％。实施例42％Zn/SiO2催化剂的制备采用等体积浸渍法，将含有1.86g硝酸锌的水溶液浸渍在20gSiO2上，室温抽真空1h，120℃干燥6h，然后置于马弗炉中500℃焙烧5h，Zn负载量为2％。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构烷烃的制备方法，其特征在于，包括：将合成气自上而下进入反应管，所述反应管自上而下依次装有加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂，反应后得到异构烷烃，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种异构烷烃的制备方法，其特征在于，包括：将合成气自上而下进入反应管，所述反应管自上而下依次装有加氢催化剂、脱氢催化剂和异构化催化剂，反应后得到异构烷烃，所述加氢催化剂为Co/SiO2，所述脱氢催化剂为Zn/SiO2或Pt/SiO2，所述异构化催化剂为分子筛。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Co/SiO2采用浸渍法制备。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Co/SiO2的粒径为10-100目。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱氢催化剂采用浸渍法制备。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱氢催化剂的粒径为10-100目。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异构化催化剂为HZSM-5、HBEA、...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢闯，张桂华，程世林，童明亮，吕鹏，吕成学，杨瑞芹，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33