[發明專利]α-三氧化二鋁負載四氧化三鐵的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710277965.9
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN108722411B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 馬新賓;黃守瑩;王勝平;趙玉軍;袁勇;李振花;王悅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C07C1/04;C07C9/04;C07C11/02;C10G2/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種合成氣高效轉化的α?Al₂O₃負載Fe₃O₄的催化劑及其制備方法。首次利用高溫裂解法制備Fe₃O₄納米顆粒并將其負載到α?Al₂O₃載體，同時應用于合成氣直接制低碳烯烴反應體系，催化劑制備過程分為兩步，第一步是利用高溫裂解法制備Fe₃O₄納米顆粒，第二步將納米顆粒負載到α?Al₂O₃載體。本發明的有益效果是，活性組分具有Fe₃O₄晶相，該制備過程使得活性組分的顆粒尺寸只與高溫裂解過程有關，而與活性組分的負載量無關。

技術領域

本發明涉及合成氣(CO/H₂)的催化技術領域，特別是涉及一種合成氣高效轉化的α-Al₂O₃負載Fe₃O₄的催化劑及其制備方法。

背景技術

合成氣可以用于制備甲烷、低碳烯烴、低碳烷烴、汽油、柴油等眾多化工原料和液體燃料，是一種重要的化工原料氣，其主要來源是石油裂解，嚴重依賴于石油資源。然而，我國能源結構現狀是“貧油、少氣、煤炭相對豐富”，自2008年起我國的石油對外依存度已超過國際公認的安全警戒線50％，并于2013年超過60％，嚴重威脅我國的能源安全。因此，研究以煤炭為源頭的非石油路線合成氣高效轉化的相關技術符合我國對進口石油資源的過度依賴。

合成氣的高效轉化是以CO、H₂為原料，在催化劑的作用下直接合成烴類，反應方程為(2n+1)H₂+n CO→C_nH_2n+2+n H₂O；2n H₂+n CO→C_nH_2n+n H₂O；并伴隨著水汽變換反應H₂O+CO→CO₂+H₂。其產物組成復雜，呈Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布。按照ASF模型產物分布，合成氣轉化產物難以集中到一定碳數，并且催化劑活性相的轉變、表面積碳、高溫引起活性組分燒結和較低的機械強度也成為工業化的瓶頸。

目前合成氣轉化工藝主要用于合成油品和低碳烯烴，其催化劑主要包括Co，Fe，Ru，Ni等，其中，Co，Fe系催化劑具有良好的反應性能且價格便宜，有利于大規模應用于工業生產。相比之下，Fe系催化劑工藝操作范圍寬，根據反應溫度和壓力的調變，可選擇性的生成烯烴、芳香烴及含氧化合物。α-Al₂O₃由于其表面惰性，有利于Fe組分的還原和碳化，因而是一種合成氣制低碳烯烴的良好載體。

傳統的負載型Fe系催化劑多采用浸漬法上載活性組分，此方法在活性組分高溫焙燒過程容易使得活性組分和載體產生較強的相互作用，降低催化劑的活性和穩定性。另一方面，在高Fe負載量時，得到的顆粒尺寸也比較大，不利于轉化率的提高和低碳烯烴的生成。因此有必要設計更高效的負載型催化劑及其制備方法。

發明內容