【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成气制备轻烃的催化剂以及制备，尤其涉及一种高导热的合成气制烯烃用催化剂、制备方法和应用。
技术介绍
1、合成气一步法制备烯烃是新兴的催化过程，是国内外最新的技术与产业方向，其主要优势在于合成气可以由煤、天然气、生物质、柴油及其他烃等多种来源制造。而一步法制备烯烃，省略了甲醇合成反应器、高能耗的甲醇精制单元、甲醇合成烯烃的大型反应器，使过程的最高温度点、最高压力点等参数显著降低，具有流程短，消耗低，投资低，本征安全性好的发展潜力。
2、分析合成气一步法制备烯烃的反应过程可以知道，其耦合了合成气制备甲醇，甲醇再制备烯烃的两个过程(均为放热反应过程)，催化剂的使用是促进上述转化的关键。但不同催化剂对应的烯烃制备工艺条件不同。如金属氧化物与分子筛结合的复合催化剂，以及金属负载型催化剂(起活性的组分包括碳化物，金属或金属氧化物)更适合于催化氢碳比为2:1的原料，对于煤基粗合成气以及柴油制备的粗合成气来说，由于没有足够的氢，氢碳比甚至不足1：1，需要催化剂具备水煤气变换功能(放热反应过程)，来增加原料中的氢碳比，从而过程中释放大量的热量。并且，全过程均为高压操作。而传统的催化剂由于粒径大，存在着催化剂内部温度显著高于催化剂外表面或床层气相主体温度的现象。在催化剂具有多功能集成的前提下，绝对高的内部温度及内外温度差均不利于催化剂的长周期稳定使用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种利用碳纳米管搭载活性组分和碱性助剂形成的具有高导热的催化
2、具体
技术实现思路
如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种高导热的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：活性组分、碱性助剂和碳纳米管网状结构；
4、所述活性组分包括碳化铁，碳化钼，碳化钴，金，铜，锌，铁，铬，四氧化三铁中的一种或多种的组合，所述活性组分占催化剂的质量百分比为30％-65％；
5、所述碱性助剂为钠型、钾型、钙型和镁型含氧化合物中的一种或多种的组合，所述碱性助剂占催化剂的质量百分比为5％-15％；
6、所述碳纳米管网状结构占催化剂的质量百分比为20％-65％。
7、可选地，所述碳纳米管的直径为0.5-20nm，长径比为200-20000。
8、可选地，以所述活性组分的质量百分比计，所述活性组分由60-65％的碳化铁、15-20％的铬和20-30％的铁组成；
9、所述活性组分占催化剂的质量百分比为60-65％。
10、可选地，所述活性组分的粒度为2-12nm。
11、可选地，所述碱性助剂为硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钠、碱式碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾，氢氧化镁和氢氧化钙种的一种或两种的组合。
12、第二方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的合成气制烯烃用催化剂的制备方法，所述制备方法包括：
13、将活性组分和碳纳米管加入到碱性助剂前驱体溶液中，在5-50℃下搅拌3-6小时，再升温到80-120℃持续搅拌，直至浆料粘度达到1000-3000mpa·s；
14、所述浆料通过挤条，形成直径为2-5mm的条状物，将条状物转移至300-450℃环境中焙烧1-2小时，冷却后得到合成气制备烯烃的催化剂。
15、可选地，所述碱性助剂前驱体溶液由所述碱性助剂溶于去离子水配置而成。
16、第三方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的合成气制烯烃用催化剂的应用，其特征在于，包括：
17、将所述催化剂装入反应器中，并向所述反应器中通入摩尔比为0.8：1-2：1的氢气和一氧化碳的混合气体；
18、在预设反应条件下，所述混合气体在所述催化剂作用下，反应得到烯烃。
19、可选地，所述预设反应条件为：
20、反应器中的气压为2-6mpa；
21、反应器中的温度为250-400℃；
22、反应器中催化剂质量空速为1 -15h-1。
23、可选地，当所述一氧化碳的转化率为60％-95％时，所述烯烃的择性为70％-90％。
24、可选地，所用的反应器为轴向固定床或径向固定床。
25、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
26、本专利技术提供的高导热的合成气制烯烃用催化剂，其组成包括活性组分、碱性助剂和碳纳米管。其中，活性物质和碱性助剂分散在催化剂结构的内部以及表面。并且，对碳纳米管上负载多少活性组分没有限制，从而可以突破现有载体对活性组分负载量限制，具有活性物质负载体量大的优势，可适应于更加大的操作空速，提高了反应器的生产强度。
27、此外，由于催化剂中含有20％-65％碳纳米管，碳纳米管的一维线性结构具有较强的传质、传热效果，加快反应过程中氢转移速率的同时(促进氢溢流)，将催化剂内部的热有效传导到外部，消除潜在的内部高温，使催化剂内外温差减小至0.5℃以内，消除潜在的内部高温，提高催化剂的操作寿命，延长高烯烃选择性的时间。进一步地，由于碳纳米管具有长径比大的优势，存在于催化剂中的碳纳米管能够有效缠绕活性相颗粒，可以显著提高催化剂的整体强度，降低大流速下催化剂的磨损率。
28、进一步地，活性组分与碱性助剂的配合，使催化剂具有合成烯烃与水煤气变换的双重功能，这使得本专利技术提供的合成气制烯烃的催化剂可用于催化低氢碳比的合成气原料，而无需额外增加水煤气变换单元，有效降低生成成本的投资、蒸汽消耗量以及单位质量烯烃的碳排放。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高导热的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：活性组分、碱性助剂和碳纳米管网状结构；
2.根据权利要求1所述的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述碳纳米管的直径为0.5-20nm，长径比为200-20000。
3.根据权利要求1所述的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述活性组分的粒度为2-12nm。
4.根据权利要求1所述的合成气制备烯烃的催化剂，其特征在于，所述碱性助剂为硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钠、碱式碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾，氢氧化镁和氢氧化钙种的一种或两种的组合。
5.一种上述权利要求1-4任一所述的合成气制烯烃用催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碱性助剂前驱体溶液由所述碱性助剂溶于去离子水配置而成。
7.一种上述权利要求1-5任一所述的合成气制烯烃用催化剂的应用，其特征在于，包括：
8.据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述预设反应条件为：
9.据权利要求7所述的应用，
10.据权利要求7所述的应用，其特征在于，所用的反应器为轴向固定床或径向固定床。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：活性组分、碱性助剂和碳纳米管网状结构；
2.根据权利要求1所述的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述碳纳米管的直径为0.5-20nm，长径比为200-20000。
3.根据权利要求1所述的合成气制烯烃用催化剂，其特征在于，所述活性组分的粒度为2-12nm。
4.根据权利要求1所述的合成气制备烯烃的催化剂，其特征在于，所述碱性助剂为硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钠、碱式碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾，氢氧化镁和氢氧化钙种的一种或两种的组合。
5.一种上述权利要求1...
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。