[發(fā)明專利]一種用于合成氣制低碳醇的催化劑、其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410271568.7
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104056629A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉源;耿玉俠;曹昂;錢震;劉貴龍;張媛;劉競舸;劉文;潘東明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國天辰工程有限公司;天津大學(xué);天津天辰綠色能源工程技術(shù)研發(fā)有限公司
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J35/10;B01J32/00;B01J23/80;B01J23/78;B01J23/889;B01J23/755;B01J23/86;C07C31/04;C07C31/08;C07C31/10;C07C29/156
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 鄭聰

1.一種用于合成氣制低碳醇的催化劑，其特征在于由金屬成分和石墨成分構(gòu)成，所述金屬成分是含有Cu、Co、Al₂O₃的混合成分，同時上述各組分滿足以下關(guān)系：

石墨成分在金屬成分與石墨成分總質(zhì)量中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3～30％；

Cu在金屬成分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～25％；

Co在金屬成分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～45％；

金屬成分的余量為Al₂O₃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于合成氣制低碳醇的催化劑，其特征在于所述金屬成分還包括助劑，所述助劑是含有Zn、Mn、Mg、Ca、Ni、Fe、Cr中一種或幾種的組分，所述助劑在所述金屬成分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于70％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于合成氣制低碳醇的催化劑，其特征在于所述石墨成分由厚度不超過1000nm的片狀氧化石墨還原得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于合成氣制低碳醇的催化劑，其特征在于所述石墨成分由厚度不超過100nm的片狀氧化石墨還原得到。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于合成氣制低碳醇的催化劑，其特征在于所述石墨成分由氧化石墨烯還原得到。

6.一種如權(quán)利要求1所述的用于合成氣制低碳醇的催化劑制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)在冰浴、攪拌條件下將98％(w/w)H₂SO₄、石墨粉、硝酸鈉、高錳酸鉀混合均勻，而后將其在-5～5℃條件下保持1～3小時，而后將其升溫至30～40℃保持?jǐn)嚢?0～180min，而后向其中加入第一去離子水進行稀釋，此過程中保持混合物溫度處于100℃以下反應(yīng)1～5h，而后向其中加入30％(w/w)過氧化氫攪拌反應(yīng)1～120min，而后再向其中加入第二去離子水配制成為石墨濃度為0.5～20g/L的混合液，即為氧化石墨，上述98％(w/w)H₂SO₄、石墨粉、硝酸鈉、高錳酸鉀、第一去離子水、30％(w/w)過氧化氫的質(zhì)量比為(90～95):(1～2.2):(0.9～1.4):(6～7.5):(130～170):(25～35)。

2)按照硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鋁、助劑硝酸鹽總量的摩爾比為1:(0.3～3):(1～6):(0～3)，將上述成分加入去離子水中配成總離子濃度為0.01-2mol/L的混合溶液，記為第一混合溶液；將Na₂CO₃與NaOH配制成第二混合溶液，并保證第二混合溶液中NaOH的摩爾濃度與第一混合溶液中全部陽離子摩爾濃度之和的比為(1～5):1，同時保證第二混合溶液中Na₂CO₃的摩爾濃度與第一混合溶液中全部二價陽離子摩爾濃度之和的比為(1～5):1；將上述第一混合溶液與第二混合溶液并流加入到步驟1)得到的氧化石墨中，控制pH值為8～11，當(dāng)?shù)谝换旌先芤旱渭油戤吅笸Ｖ沟渭樱瑢⒒旌衔镌跍囟葹?0～130℃條件下處理6～48h，而后收集固相并洗滌至中性，再充分干燥得到復(fù)合物；

3)將步驟2)得到的復(fù)合物在通入空速為300～8000h^-1的還原性氣體存在下、溫度為200～600℃范圍內(nèi)還原0.5～6h，從而得到所述用于合成氣制低碳醇的催化劑，其中還原性氣體是包含有氫氣、一氧化碳、甲烷中一種或幾種的氣體。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于合成氣制低碳醇的催化劑制備方法，其特征在于步驟3)利用還原性氣體處理復(fù)合物之前還包括以下步驟：將復(fù)合物在惰性氣體保護下焙燒。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于合成氣制低碳醇的催化劑制備方法，其特征在于所述將復(fù)合物在惰性氣體保護下焙燒具體方法為：焙燒溫度為300～800℃，焙燒時間為0.5～10h，惰性氣體成分包含氮氣、氬氣、氦氣中的一種或幾種。

9.一種如權(quán)利要求1～5任一項所述的催化劑用于催化合成氣制備低碳醇的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟：在與所述用于合成氣制低碳醇的催化劑接觸條件下，以200～350℃、1～6MPa的條件向反應(yīng)器中以空速為500～8000^-1通入摩爾比為(0.5～3):1的氫氣和一氧化碳混合氣。