[發明專利]一種用于合成氣一步法直接轉化成長鏈烯烴的催化劑

在審

• 申請號: 201510925821.0
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105498798A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 安蕓蕾;鐘良樞;孫予罕;沈群;于飛;楊彥章;李正甲;李晉平;肖亞寧;劉斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J29/48;B01J23/80;C07C1/04;C07C11/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 高燕;許亦琳

技術領域

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種用于合成氣一步法直接轉化成長鏈烯烴的催化劑。

背景技術

合成氣的主要組分為CO和H₂,可作為化學工業的基礎原料。目前合成氣主要通過煤、石 油、天然氣得到。合成氣用途廣泛，是一種清潔的能源，是實現綠色化工的重要基礎。合成 氣的制備工藝主要有：以天然氣為原料的合成氣制備工藝；煤氣化工藝；天然氣-煤共氣化工 藝。總體來說，我國是一個人均資源匱乏的國家，合成氣的制備與應用的發展對我國資源的 保護，環境的改善有著極其重要的意義。

費托合成是合成氣轉化利用的主要途徑，當前費托合成工藝分兩類：高溫費托合成和低溫 費托合成。南非索薩(Sasol)公司的高溫費托合成工藝使用Fe基催化劑，采用流化床反應 器，溫度在300～350℃之間，主要生產汽油和直鏈低分子量烷烴。低溫費托合成使用Fe基或 Co基催化劑，溫度在200～240℃之間，主要生產高分子量直鏈烴。影響費托合成的因素有多 種，如催化劑結構、反應器及反應條件等。就反應條件而言，反應溫度、反應壓力、空速及 氣體組成皆可能極大影響最終的催化性能。從熱力學角度來說，反應溫度主要影響的是反應 化學平衡，溫度越高，對F-T合成反應不一定有利。溫度升高，CO轉化速率加快，但積炭反 應為吸熱反應，升高溫度有利于積炭反應的發生，此外，若溫度過高，易使催化劑超溫燒結， 縮短了使用壽命，嚴重時甚至會損壞裝置。而從動力學角度考慮，溫度升高，反應速度加快， 同時副反應速度也隨之加快。因此，合適的反應溫度的尋求是十分有必要的，而操作溫度取 決于所用催化劑。對于壓力對費托反應的影響，研究人員發現，增大壓力一般可加快F-T合 成反應速度加快，但副反應速度也加快。同時過大的壓力需要高壓容器，設備的投資費用高 且能耗隨之增大。總之，為得到最佳的費托催化性能，需要綜合優化各種影響因素。

長鏈烯烴或高碳烯烴是指分子含有5個以上碳原子和一個碳-碳雙鍵的脂肪族烴，其通式 為C_nH_2n。根據雙鍵位置不同分為端烯和內烯烴，其中端烯烴又稱為α-烯烴。長鏈烯烴廣泛 應用于石油化工、輕工、紡織、冶金及醫藥和農藥等方面。長鏈烯烴可用于合成高碳醇、長 鏈硫醇、潤滑油等高附加值化學品。因此，長鏈烯烴的應用前景十分可觀，若能從合成氣出 發直接制備長鏈烯烴是很有價值的。目前長鏈烯烴的制備主要是通過石油裂解及低碳烯烴聚 合所得。無疑，采用費托工藝，由合成氣直接制長鏈烯烴具有流程短、能耗低等優點，且可 避免對石油資源的依賴。但是，目前費托合成所得產物中長鏈烯烴含量一般都較低，其主要 原因在于缺乏合適的催化劑。因此，研發高效的合成氣直接制長鏈烯烴催化劑至關重要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于合成氣直接轉化為長鏈 烯烴的催化劑，以克服現有技術中催化劑選擇性低，反應條件苛刻的缺陷。

為了達到上述發明目的及其他目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種用于將合成氣直接轉化成長鏈烯烴的催化劑，所述催化劑包括金屬鈷、 助劑和載體：所述助劑為選自鉀、錳、鐵、銅、鋅和鋯中的一種或多種，所述助劑與鈷的摩 爾比最大為10；所述載體選自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、MgO、BaO、活性炭和分子篩中的一種 或多種，以所述催化劑的總質量為基準計，所述載體的質量百分含量為0～99wt％。

優選地，所述助劑為鉀、錳、鐵和鋅中的一種或幾種。

優選地，所述載體的質量百分含量為10～99wt％。更優選地，所述載體的質量百分含量 為20～30wt％。

更優選地，所述載體為活性炭、Al₂O₃、SiO₂和TiO₂中的一種或幾種。

優選地，所述助劑與鈷的摩爾比為0.1～10。

更優選地，所述助劑與鈷的摩爾比為0.1～5。

更優選地，所述助劑與鈷的摩爾比為0.5～2.1。

優選地，所述助劑至少含有錳。

更優選地，所述錳與鈷的摩爾比為0.5～2。

本發明還公開了一種制備如上述所述催化劑的方法，為采用浸漬法或共沉淀法。