[發明專利]催化劑及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201810723798.0
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108906062A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 鐘良樞;孫予罕;代元元;林鐵軍;齊行振;于飛;安蕓蕾;楊彥章
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J23/889;B01J37/02;B01J37/18;C10G2/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 張新鑫;許亦琳

本發明提供一種催化劑及其制備方法和用途，所述催化劑至少包括鈷鹽、助劑和載體，所述鈷鹽中鈷元素質量為催化劑質量的1~40%；所述催化劑中助劑組分金屬元素的質量為催化劑質量的0.01~20%；載體為余量。所得的碳化鈷基催化劑具有較高的醇選擇性尤其含兩個C以上醇的選擇性，且催化劑穩定壽命長，操作條件范圍廣。

技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

費托合成是合成氣經催化反應轉化為碳氫化合物的過程，其中，合成氣可由煤、天然氣或生物質經氣化或重整等過程得到，產物包括飽和烷烴、烯烴及含氧化合物等，具有無硫、無氮和無芳烴等特點。因此，費托合成是煤、天然氣或生物質等非油基資源間接轉化為高品質液體燃料和化學品的一條重要途徑。基于合成氣路線，已經實現工業化的主要有：費托合成、甲醇合成、甲醇制烯烴以及煤制乙二醇等，然而合成氣制混合醇尤其是高碳醇一直是科學界持續攻關的問題，至今尚未實現工業化。混合醇之所以引起業界的重要主要是由于其高的附加值。包括(1)可作為燃料添加劑，提高燃料的耐水性，減少水引起的相分離，也能減少燃料的揮發和汽車內燃機的氣阻傾向，同時提高燃料的體積熱值；(2)可作為液體燃料和代油品，混合醇可作為優良的潔凈車用燃料，具有燃燒充分、效率高且CO、NOx及烴類排放量少等優點；(3)作為化工原料。合成氣轉化制備混合醇未實現工業化原因很多，其中，可供工業應用性能優良的混合醇催化劑是主要限制因素。

合成氣轉化制備混合醇催化劑主要有鉬基催化劑，改性甲醇催化劑，Rh基催化劑以及改性FT催化劑。其中鉬基催化劑具有良好抗硫性，催化劑不易積碳，但產物中含有大量的烴和CO₂，且醇選擇性不高。改性甲醇催化劑反應條件比較溫和，但活性組分易燒結，且產物中甲醇含量高。Rh基催化劑C2含氧化合物選擇性好，但催化劑活性組分價格昂貴。改性的FT催化劑，價格便宜，產物中醇以直鏈醇位置，被認為最具工業化前景的催化劑。然而，當前的改性費托混合醇催化劑主要采用雙金屬提供雙活性位，例如CoCu催化劑Co提供CO非解離吸附位點從而促進鏈增長，Cu提供CO非解離吸附即CO插入位點從而生成含氧化合物。CN103586060公開了一種提高FT合成制高碳醇選擇性的催化劑，采用的催化劑為鈷基催化劑，但活性相依舊為兩種。對于雙活性中心的催化劑均包含兩種金屬或者兩種不同物相，這對于兩種物相的比例要求就比較嚴格，在實際應用中存在諸多問題。

目前，可用于合成氣制混合醇的單一物相尚無報道。

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催化劑及其制備方法和用途，用于解決現有技術中合成氣轉化制備混合醇催化劑催化效率低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種催化劑，所述催化劑至少包括鈷鹽、助劑和載體，

所述鈷鹽中鈷元素質量為催化劑質量的1～40％；

所述催化劑中助劑組分金屬元素的質量為催化劑質量的0.01～20％。

進一步地，所述鈷鹽中鈷元素質量為催化劑質量的10～30％；

所述催化劑中助劑組分金屬元素的質量為催化劑質量的0.5～10％，所述載體為適量。

進一步地，所述助劑選自堿金屬鹽、堿土金屬鹽、過渡金屬鹽或稀土金屬鹽中的任意一種或幾種。

更進一步地，所述助劑選自氯化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽或醋酸鹽中的一種或多種。

進一步地，所述堿金屬選自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一種或多種。

進一步地，所述堿土金屬鹽選自Mg、Ca、Ba中的任意一種或多種。

進一步地，所述過渡金屬選自Mn、Zr或Zn中的任意一種或多種。

進一步地，所述稀土金屬選自La或Ce中的一種或兩種。