费托合成制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种费托合成制低碳烯烃的催化剂，所述催化剂的活性组分包括如下式表示的组合物：Fe

【技术实现步骤摘要】
费托合成制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种费托合成制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用，以及应用该催化剂制低碳烯烃的方法，属于烯烃制备领域。

技术介绍

[0002]低碳烯烃通常指碳原子≤4的烯烃，是重要的有机化工原料。以乙烯/丙烯为代表的低碳烯烃是石化工业的基石和标志，对国民经济具有重大影响。随着石油资源日益减少和C1化学的迅速发展，在目前中东乙烷和北美页岩气制烯烃的冲击下，传统石油路线制低碳烯烃正承受巨大冲击，严重影响石化产业的竞争力和可持续发展。因此，发展低成本、高效的低碳烯烃生产技术对缺油国家石油安全战略将产生重要作用。由合成气直接制低碳烯烃已成为热门的研究方向之一。
[0003]费托(Fascher-Tropsch)合成是利用合成气(主要成分为CO和H2)在催化剂的作用下合成烃的过程，是煤及天然气间接液化的一个重要途径。该方法是1923年由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch专利技术的，即CO在金属催化剂上发生非均相催化氢化反应，生成以直链烷烃和烯烃为主的混合物的过程。具有工业实用性用于生产非C1为主的有机烃类的催化剂有两大类，一类是产物中烯烃和烷烃均占一定比例的Fe系催化剂，另一类是产物以饱和的重质烃类为主的Co系催化剂，专利CN110252358A介绍了一种浸渍型钴基催化剂，用于低温费托合成重质烃的生产。Co与Fe相比其费托活性更高，但更不耐高温同时更怕碳污染，所以Co很少应用于温度较高的用于生产轻质烃类的高温费托工艺。
[0004]目前，用于生产轻质烃类的费托合成过程多采用Fe系的催化剂在流化床中进行，也有一些处于实验室阶段的采用固定床反应器的报道，但是由于费托合成反应为强放热反应，使用固定床时，反应器内撤热困难，易飞温，使催化剂容易失活，这些试图使用固定床的技术都止于实验室阶段。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在的费托合成反应为强放热反应，使用固定床时，反应撤热困难，易飞温，使催化剂容易失活以及低碳烯烃产率低的问题，提供一种新的合成气制低碳烯烃的催化剂及其制备方法，该催化剂具有反应撤热快，不易飞温以及低碳烯烃重量选择性高的优点。
[0006]为解决本专利技术的目的，本专利技术一方面提供了一种费托合成制低碳烯烃的催化剂，所述催化剂的活性组分包括如下式表示的组合物：Fe
100
Co
a
B
b
O
x
C
c
；
[0007]其中，B包括碱金属元素中的一种或多种，优选包括锂、钠、钾中的一种或多种；C包括碳化硅和/或碳化铝；
[0008]a的取值范围为1.0-20.0，优选为2.5-7.5；b的取值范围为1.0-10.0，优选为2.5-7.5；c的取值范围为50.0-500.0，优选为100.0-450.0；x为满足式中各元素化合价所需的氧原子总数。
[0009]根据本专利技术的优选实施方式，所述催化剂的比表面积为80-120m2/g，孔容为0.28-0.34cm3/g。
[0010]本专利技术另一方面提供了一种上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0011]S1.获取包含Fe盐、Co盐和碱金属盐的混合溶液I；
[0012]S2.获取包含混合溶液I和载体C的混合物II；
[0013]S3.将混合物II的pH值调至1-5，得到浆料III；
[0014]S4.对浆料III进行干燥处理，得到干燥料IV；
[0015]S5.在空气气氛下对所述干燥料IV进行第一次焙烧，再于空气和氨气的混合气氛下进行第二次焙烧，得到所述催化剂。
[0016]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S1包括：
[0017]分别配制Fe盐、Co盐和碱金属盐的水溶液；
[0018]将所有溶液混合，得到混合溶液I。
[0019]根据本专利技术的优选实施方式，混合溶液I中Fe、Co和碱金属的摩尔比为100：(10-20)：(1-10)，优选为100:10:5。
[0020]根据本专利技术的优选实施方式，所述Fe盐为Fe的可溶性盐，优选为硝酸铁。
[0021]根据本专利技术的优选实施方式，所述Co盐为Co的可溶性盐，优选为硝酸钴。
[0022]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S2中将载体C加入到混合溶液I中，混合得到混合物II。
[0023]根据本专利技术的优选实施方式，载体C碳化硅和/或碳化铝的纳米粉体。
[0024]根据本专利技术的优选实施方式，载体C和混合溶液I中Fe的摩尔比为(0.5-5)：1，优选为2:1。
[0025]根据本专利技术的优选实施方式，在所述步骤S3之前，将混合物II加热至60-100℃。
[0026]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S3中向混合物II中加入pH调节剂将混合物II的pH值调至1-5，得到浆料III。
[0027]根据本专利技术的优选实施方式，所述pH调节剂包括氨水和/或硝酸。
[0028]根据本专利技术的优选实施方式，所述方法还包括将浆料III的固含量调节至20％～50％，优选30-40％。
[0029]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S4中的干燥处理为喷雾干燥处理。
[0030]根据本专利技术的优选实施方式，所述干燥处理的温度为150-400℃。
[0031]根据本专利技术的优选实施方式，所述第一次焙烧的温度为450-750℃，例如为480℃、500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、620℃、650℃、680℃、700℃、720℃以及它们之间的任意值，优选为500-700℃。
[0032]根据本专利技术的优选实施方式，第一次焙烧的焙烧时间为0.15-6h，例如为0.3h、0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h以及它们之间的任意值，优选为0.5-4h。
[0033]根据本专利技术的优选实施方式，所述第二次焙烧的温度为450-750℃，例如为480℃、500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、620℃、650℃、680℃、700℃、720℃以及它们之间的任意值，优选为500-700℃。
[0034]根据本专利技术的优选实施方式，第二次焙烧的焙烧时间为0.5-8h，例如为1h、1.5h、
2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h以及它们之间的任意值，优选为1-6h。
[0035]根据本专利技术的优选实施方式，所述空气和氨气的混合气氛中空气和氨气的比例为(10-30)：1，例如为13:1、15:1、18:1、20:1、23:1、25：1、28:1以及它们之间的任意值优选为(15-25)：1。
[0036]本专利技术另一方面提供了本专利技术第一方面所述的催化剂或第二方面所述的制备方法制备的催化剂在制备碳烯烃方面的应用，尤其是在费托合成制低碳烯烃方面的应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种费托合成制低碳烯烃的催化剂，所述催化剂的活性组分包括如下式表示的组合物：Fe
100
Co
a
B
b
O
x
C
c
；其中，B包括碱金属元素中的一种或多种；C包括碳化硅和/或碳化铝；a的取值范围为1.0-20.0；b的取值范围为1.0-10.0；c的取值范围为50.0-500.0；x为满足式中各元素化合价所需的氧原子总数。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的比表面积为80-120m2/g，孔容为0.28-0.34cm3/g。3.权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1.获取包含Fe盐、Co盐和碱金属盐的混合溶液I；S2.获取包含混合溶液I和载体C的混合物II；S3.将混合物II的pH值调至1-5，得到浆料III；S4.对浆料III进行干燥处理，得到干燥料IV；S5.在空气气氛下对所述干燥料IV进行第一次焙烧，再于空气和氨气的混合气氛下进行第二次焙烧，得到所述催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中将载体C加入到混合溶液I中，混合得到混合物II；和/或，载体C碳化硅和/或碳化铝的纳米粉体。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中向混合物II中加入pH调节剂将混合物II的pH值调至1-5；和/或，所述pH调节剂包括氨水和/或硝酸。6.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的干燥处理为喷雾干燥处理；和/或，所述干燥处理的温度为150-40...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞颖聪，陶跃武，李剑锋，戴毅敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：