[發(fā)明專利]一種用于合成氣制低碳烯烴的催化劑及其應(yīng)用

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• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107930643A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王晨光;田志鵬;馬隆龍;陳倫剛;徐瑩;張興華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J37/02;C07C1/04;C07C9/04;C07C11/02;C10G2/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司44001
• 代理人: 蔣歡妹,黃李軍

1.一種用于合成氣制低碳烯烴的催化劑，其特征在于，該催化劑以活性炭為載體，以鐵作為活性金屬組分，鉀和錳作為助劑；所述鐵的負(fù)載量為5-20wt％，所述鉀的負(fù)載量為2-5wt％，所述錳的負(fù)載量為10-30wt％，助劑鉀和錳是通過對活性炭載體用高錳酸鉀水溶液預(yù)處理固定到載體上并對表面基團(tuán)進(jìn)行修飾，活性組分鐵是通過等體積浸漬法負(fù)載到處理過的活性炭載體上，經(jīng)干燥、煅燒后得到高錳酸鉀預(yù)處理的負(fù)載型鐵基催化劑，所述催化劑的制備方法包括以下步驟：

1)將活性炭用去離子水煮沸并水洗，再分散到硝酸溶液中加熱回流，之后用去離子水洗滌至濾液pH＝7，再分散到高錳酸鉀水溶液中，控制高錳酸鉀與活性炭的質(zhì)量比在0.2-1.1之間，在50-100℃下磁力攪拌20-40min，之后經(jīng)過濾和去離子水洗滌至濾液為無色，在120℃烘箱中干燥過夜，得到經(jīng)預(yù)處理的活性炭載體；

2)按5-20wt％的負(fù)載量配制硝酸鐵水溶液，將預(yù)處理過的活性炭載體分散在硝酸鐵溶液中，在常溫下磁力攪拌24小時后將其置于120℃烘箱中干燥過夜，研磨后在氮氣氛圍下以2℃/min的升溫速率升至200-500℃并煅燒3-5小時得到目標(biāo)催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于合成氣制低碳烯烴的催化劑，其特征在于，所述高錳酸鉀水溶液濃度為0.02mol/L-0.1mol/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于合成氣制低碳烯烴的催化劑，其特征在于，所述高錳酸鉀水溶液處理活性炭的溫度為70℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于合成氣制低碳烯烴的催化劑，其特征在于，所述催化劑中鐵的負(fù)載量為5-10wt％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于合成氣制低碳烯烴的催化劑，其特征在于，負(fù)載鐵后的催化劑在氮氣氛圍下煅燒溫度為300℃，煅燒時間為3小時。

6.權(quán)利要求1-5中任意一項權(quán)利要求所述的用于合成氣制低碳烯烴的催化劑的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：將催化劑與石英砂均勻混合，裝填至固定床反應(yīng)器中；在H₂和CO的摩爾比為1～3的合成氣氛圍下300℃常壓原位還原12小時后，在反應(yīng)溫度為280～360℃，反應(yīng)壓力為1.0～3.0MPa，反應(yīng)氣體體積空速為1500～15000h^-1的條件下，合成氣與固定床反應(yīng)器的催化劑接觸，生成主要含C2～C4的低碳烯烴，同時副產(chǎn)C₅₊汽油段長鏈烴產(chǎn)物。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于合成氣制低碳烯烴的催化劑的應(yīng)用，其特征在于，反應(yīng)溫度為300-320℃，反應(yīng)壓力為2MPa，反應(yīng)氣的摩爾比為H₂:CO＝1,反應(yīng)氣體體積空速為1500～3000h^-1。