一种合成气直接转化制液体燃料的方法技术

技术编号:37718905 阅读:11 留言:0更新日期:2023-06-02 00:16
本发明专利技术属于合成气制备液体燃料,具体涉及一种合成气直接转化制液体燃料的方法。其以合成气为反应原料,在固定床或移动床上进行转化反应,采用的催化剂包括组分Ⅰ和组分Ⅱ,组分Ⅰ和组分Ⅱ以机械混合方式复合在一起;所述组分Ⅰ的活性成份为金属氧化物,组分Ⅱ为杂原子ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种合成气直接转化制液体燃料的方法


[0001]本专利技术属于合成气制备液体燃料,具体涉及一种合成气直接转化制液体燃料的方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和生活水平的提高,液体燃料和化学品的需求量也逐年急剧上升。
[0003]经过气化得到合成气(即CO和H2的混合气),将合成气转化成甲醇,甲醇再经二甲醚制取汽油的技术路线已经成熟,并步入工业化,该路线为煤、生物质甚至CO2等碳资源制液体燃料提供了一条重要的路线。然而,若能实现合成气直接转化,而不经过甲醇合成和甲醇脱水制二甲醚的路线,不仅可以简化工艺流程,而且可以减少单元操作,降低投资和能耗。传统的费托路径可以实现合成气直接转化制备液体燃料,然而受其反应机理的限制,CO和H2分子在催化剂表面发生解离吸附,生成表面C原子和O原子,C原子和O原子与吸附在催化剂表面的氢发生反应,形成CH
x
中间体,同时产生水分子。CH
x
中间体在催化剂表面进行自由聚合,生成含不同碳原子数(从一到三十,有时甚至到上百个碳原子)的烃类产物。整个反应烃类产物碳原子数分布广,目标产物的选择性低,如汽油的选择性低于50%。

技术实现思路

[0004]针对上述问题,本专利技术提供了一种合成气直接转化制液体燃料的方法,通过催化剂调变合成气转化的产物到液体燃料,大幅提高液体燃料中汽油的选择性,且芳烃的选择性较低。
[0005]为了实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:
[0006]一种合成气直接转化制液体燃料的方法,以合成气为反应原料,在固定床或移动床上进行转化反应,所采用的催化剂包括组分Ⅰ和组分Ⅱ,组分Ⅰ和组分Ⅱ以机械混合方式复合在一起;所述组分Ⅰ的活性成份为金属氧化物,组分Ⅱ为杂原子ZSM

5分子筛。
[0007]基于以上技术方案,所述杂原子ZSM

5分子筛中杂原子为Fe或Ga。
[0008]基于以上技术方案,所述的金属氧化物为MnO
x
、CrO
x
、Mn
a
Cr
(1

a)
O
x
、ZnO
x
、Zn
a
Cr
(1

a)
O
x
、Zn
a
Al
(1

a)
O
x
、Zn
a
Ga
(1

a)
O
x
、Zn
a
Mn
b
Al
(1

a

b)
O
x
、Zn
a
Cr
b Al
(1

a

b)
O
x
、Zn
a
Cr
b
Mn
(1

a

b)
O
x
中的一种或二种以上;其中x的取值范围是0.7~3.7,a的取值范围是0~1,a+b的取值范围是0~1;本专利技术所述的a、b、(1

a)、(1

a

b)、x仅代表金属氧化物中元素化学组成的相对比例,凡是比例相同的金属氧化物视为同一种金属氧化物;
[0009]所述MnO
x
、ZnO
x
、CrO
x
的比表面积是1

100m2/g;优选比表面积是50

100m2/g;
[0010]所述Mn
a
Cr
(1

a)
O
x
、Zn
a
Cr
(1

a)
O
x
、Zn
a
Al
(1

a)
O
x
、Zn
a
Ga
(1

a)
O
x
、Zn
a
Mn
b
Al
(1

a

b)
O
x
、Zn
a
Cr
b Al
(1

a

b)
O
x
、Zn
a
Cr
b
Mn
(1

a

b)
O
x
的比表面积是5

250m2/g,优选比表面积是50

250m2/g。
[0011]基于以上技术方案,所述杂原子ZSM

5分子筛中微孔比表面积占分子筛总比表面积的70%

100%。比表面积利用N2物理吸附确定,微孔指2nm以下的孔道。
[0012]基于以上技术方案,所述杂原子ZSM

5分子筛具有中强酸特点,中强酸位点的量是0.05

0.5mol/kg,优选为0.05

0.4mol/kg,更优选为0.05

0.3mol/kg。
[0013]酸强度以NH3‑
TPD峰来定义,包含弱酸、中强酸、强酸三种酸性;
[0014]该NH3‑
TPD是根据NH3的脱附峰位置,所述脱附峰的位置是指在标准测试条件下,在样品质量w与载气流速f比值(w/f)=100g
·
h/L,10℃/min升温速度的测试条件下,TCD记录脱附NH3的热导信号,绘制脱附曲线,根据曲线峰位置顶点将所述无机固体分为三种酸性强度;弱酸是指NH3脱附温度小于275℃的酸性位;中强酸是NH3脱附温度在275

500℃的酸性位;强酸是NH3脱附温度大于500℃的酸性位。用丙酮作为探针分子,
13
C

NMR化学位移位于210

220ppm范围。
[0015]所述组分II中的分子筛可以是自行合成的,也可以是商业产品,需要满足本专利技术限定的范围。
[0016]基于以上技术方案,所述组分Ⅰ中的活性成份与组分Ⅱ之间的重量比为0.1

20,优选为0.3

5。
[0017]基于以上技术方案,所述组分Ⅰ中还添加有分散剂,所述金属氧化物分散于分散剂中,分散剂为SiO2、ZrO2、TiO2、Ga2O3、活性炭、石墨烯、碳纳米管中的一种或二种以上;
[0018]基于以上技术方案,所述组分Ⅰ中,所述分散剂的含量在0.05
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成气直接转化制液体燃料的方法,其特征在于:以合成气为反应原料,在固定床或移动床上进行转化反应,所采用的催化剂包括组分Ⅰ和组分Ⅱ,组分Ⅰ和组分Ⅱ以机械混合方式复合在一起;所述组分Ⅰ的活性成份为金属氧化物,组分Ⅱ为杂原子ZSM

5分子筛。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述杂原子ZSM

5分子筛中杂原子为Fe或Ga。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属氧化物为MnO
x
、CrO
x
、Mn
a
Cr
(1

a)
O
x
、ZnO
x
、Zn
a
Cr
(1

a)
O
x
、Zn
a
Al
(1

a)
O
x
、Zn
a
Ga
(1

a)
O
x
、Zn
a
Mn
b
Al
(1

a

b)
O
x
、Zn
a
Cr
b
Al
(1

a

b)
O
x
、Zn
a
Cr
b
Mn
(1

a

b)
O
x
中的一种或二种以上,其中x的取值范围是0.7~3.7,a的取值范围是0~1,a+b的取值范围是0~1;所述MnO
x
、ZnO
x
、CrO
x
的比表面积是1

100m2/g;优选比表面积是50

100m2/g;所述Mn
a
Cr
(1

a)
O
x
、Zn
a
Cr<...

【专利技术属性】
技术研发人员:包信和封景耀苗登云潘秀莲
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所
类型:发明
国别省市:

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