CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于催化材料的
，涉及了
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂的应用；具体的是，涉及了一种二氧化碳加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]化石资源消耗的增加导致人为二氧化碳排放量逐年上升，造成气候变化和海洋酸化
。
近年来，电动汽车的普及在一定程度上减少了汽油的消耗
。
然而，由烷烃
、
环烷烃和芳烃组成的长链煤油燃料能产生强大的动力，仍然是运输业的必需品
。
因此，开发利用可再生氢将二氧化碳高效氢化为液体燃料的工艺和技术非常重要
。
虽然二氧化碳加氢直接合成汽油
(C5‑
C
11
范围的碳氢化合物
)
取得了一些突破，但选择性合成煤油燃料
(C8‑
C
16
碳氢化合物
)
的报道较少
。
[0003]在与工业相关的
FTS
催化剂中，对反向水煤气变换反应
(RWGS)
和费托合成反应
(FTS)
均具有高活性的铁基催化剂是二氧化碳加氢的首选催化剂
。
通常情况下，烯烃是主要产物，但也会生成大量无用的
CO。
根据最近的报道，使用改性铁催化剂可以提高
C
5+/>的选择性
。
然而，得到的烃类产物分布非常广泛
。
根据
FTS
机理，碳氢化合物对特定馏分的选择性主要取决于
Anderson
‑
Schulz
‑
Flory
分布，该分布预测
C8‑
C
16
的选择性不能超过
41
％
。
在最近的研究中，
Na
改性
CoFe
合金催化剂实现了二氧化碳加氢制煤油燃料的稳定生产，选择性高达
63.5
％
。
催化剂中新形成的
CoFe
双金属合金相促成了链增长反应
。
然而，较低的二氧化碳活化能力在一定程度上限制了煤油燃料的单程产量
(The Innovation 2021,2,100170)。
[0004]考虑到沸石独特的形状选择性和酸性使其在碳氢化合物的低聚
/
芳构化
/
异构化反应中具有很强的能力，人们经常将铁基
CO2‑
FT
催化剂与沸石组合成多功能催化剂，以进一步提高产品中
C
5+
的选择性
。
然而，由于沸石的低聚能力有限，产品中煤油燃料的选择性仍然较低
。
有鉴于此，定明月等人开发了一条生产煤油段烃类的新路线
。
通过在
HZSM
‑5沸石上对混合烯烃和苯进行烷基化，成功地高选择性合成了煤油段芳烃
。
芳烃是煤油燃料的一种重要成分，可提高燃料的能量密度，通常用作煤油燃料的调节剂
。
但遗憾的是，在混合烯烃和苯的气氛中，所用沸石的寿命不到
15
小时
(Fuel,2020,275,117890)。
此外，直接使用混合烯烃作为原料涉及到烯烃的分离
、
运输和储存，从而增加了煤油段芳烃的生产成本；现有技术在，目前还没有将二氧化碳高效
、
稳定地转化为煤油段芳烃的相关技术
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是为实现将
CO2高效转化为高值煤油段芳烃，本专利技术提供了一种二氧化碳加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂制备方法及其应用
。
[0006]技术方案：本专利技术所述的
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂，所述串联催化剂包括铁基催化剂和分子筛；
[0007]所述铁基催化剂是
Fe
x
Mn
y
K
z
、Fe
x
Zn
y
K
z
、Fe
x
Cu
y
K
z
、Fe
x
Ca
y
K
z
和
Fe
x
Co
y
K
z
中的一种或几种的组合；
[0008]所述分子筛是改性或者未改性的
ZSM
‑5分子筛
、MCM
‑
22
分子筛和
Beta
分子筛中的一种或几种的组合
。
[0009]进一步的，在所述铁基催化剂中，
x
：
y
的摩尔比为1：1～
10
：1，
x
：
z
的摩尔比为5：1～
100
：
1(x
：
y
＝1～
10
，
x
：
z
＝5～
100)。
[0010]进一步的，所述分子筛中硅铝的摩尔比为
15
～
500。
[0011]进一步的，所述铁基催化剂与分子筛的质量比为1：
(1
～
7)。
[0012]进一步的，所述的
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂的制备方法，其操作步骤如下：
[0013](1)
：在室温下，首先将预备的可溶性的三价铁盐
、
第一助剂的可溶性盐
、
第二助剂的可溶性盐和柠檬酸置于去离子水中进行搅拌；
[0014]然后在
50
～
100℃
下将上述混合溶液搅拌蒸发，制得到凝胶；
[0015]最后将制得的凝胶进行干燥，后将其在
350
～
600℃
的空气马弗炉中煅烧2～8小时，即可得到粉末状的铁基催化剂；
[0016](2)
：按比例将铁基催化剂和预备的分子筛进行物理混合，最终制到串联催化剂
。
[0017]进一步的，在步骤
(1)
中，所述可溶性盐为硝酸盐
、
醋酸盐
、
氯化盐中的一种或多种；
[0018]所述柠檬酸的摩尔量
h
为三种可溶性盐物料的摩尔量之和；
[0019]所述柠檬酸的与去离子水的摩尔量比为
1:10
～
1:30
之间；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂，其特征在于，所述串联催化剂包括铁基催化剂和分子筛；所述铁基催化剂是
Fe
x
Mn
y
K
z
、Fe
x
Zn
y
K
z
、Fe
x
Cu
y
K
z
、Fe
x
Ca
y
K
z
和
Fe
x
Co
y
K
z
中的一种或几种的组合；所述分子筛是改性或者未改性的
ZSM
‑5分子筛
、MCM
‑
22
分子筛和
Beta
分子筛中的一种或几种的组合
。2.
根据权利要求1所述的
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂，其特征在于，在所述铁基催化剂中，
x
：
y
的摩尔比为1：1～
10
：1，
x
：
z
的摩尔比为5：1～
100
：
1。3.
根据权利要求1所述的
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂，其特征在于，所述分子筛中硅铝的摩尔比为
15
～
500。4.
根据权利要求1所述的一种二氧化碳加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂，其特征在于，所述铁基催化剂与分子筛的质量比为1：
(1
～
7)。5.
如权利要求1‑4任意一项所述的
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂的制备方法，其特征在于，其操作步骤如下：
(1)
：在室温下，首先将预备的可溶性的三价铁盐
、
第一助剂的可溶性盐
、
第二助剂的可溶性盐和柠檬酸置于去离子水中进行搅拌；然后在
50
～
100℃
下将上述混合溶液搅拌蒸发，制得到凝胶；最后将制得的凝胶进行干燥，后将其在
350
～
600℃
的空气马弗炉中煅烧2～8小时，即可得到粉末状的铁基催化剂；
(2)
：按比例将铁基催化剂和预备的分子筛进行物理混合，最终制到串联催化剂
。6.
根据权利要求5所述的
CO2加氢耦合甲苯烷基化制煤油段芳烃的串联催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，金科，张兴华，马隆龙，刘建国，陈伦刚，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：