[發(fā)明專利]合成氣制低碳烯烴催化劑及在合成氣制低碳烯烴中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811220227.1
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN111068640A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋衛(wèi)林;陶躍武;龐穎聰;李劍鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: B01J23/08
• 分類號: B01J23/08;B01J21/06;B01J23/34;B01J23/825;B01J23/72;B01J23/06;B01J23/10;B01J23/22;B01J23/847;C07C1/04;C07C11/04;C07C11/06
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本發(fā)明涉及合成氣制低碳烯烴催化劑及在合成氣制低碳烯烴中的應(yīng)用，主要解決合成氣制烯烴中催化劑選擇性低的問題，本發(fā)明通過采用合成氣制低碳烯烴催化劑，以催化劑重量百分比計，包括以下組分：(1)活性組分，10～90％；(2)載體，10～90％；所述活性組分含Mn、Cu、Zn、In、V、Ce和Ti中至少一種的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于合成氣制低碳烯烴的工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合成氣制低碳烯烴催化劑及在合成氣制低碳烯烴中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

以乙烯、丙烯為代表的低碳烯烴(碳原子≤4的烯烴)是化學(xué)工業(yè)的基本原料，目前，世界上低碳烯烴的主要原料為石油烴類，其中石腦油占大部分，還有烷烴、加氫柴油、部分重質(zhì)油等。國內(nèi)外多以天然氣或輕質(zhì)石油餾分為原料，采用乙烯聯(lián)合裝置中蒸汽裂解工藝生產(chǎn)低碳烯烴。蒸汽裂解是石油化工中的大能耗裝置，而且完全依賴不可再生的石油資源。隨著石油資源的日漸缺乏，急需尋找替代資源。所以以天然氣替代石油制取烯烴的研究工作則被重視起來，世界上一些著名的石油公司和科研院所都進行了這方面的研究開發(fā)工作，并取得了令世人矚目的成果。在當(dāng)前調(diào)整能源利用的結(jié)構(gòu)以逐步降低國民經(jīng)濟發(fā)展對石油能源的依賴的背景下，利用我國儲量豐富的天然氣資源，通過造氣制取合成氣(一氧化碳和氫氣混合氣)，再轉(zhuǎn)化為C2～C4的烯烴，從長遠看，具有很高的戰(zhàn)略意義。

合成氣轉(zhuǎn)化成烯烴的方法包括間接法和直接法，甲醇裂解制取低碳烯烴MTO工藝和成氣經(jīng)由二甲醚制取低碳烯烴SDTO工藝，先由合成氣合成甲醇或二甲醚，再由甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化成烯烴。

費托(Fascher-Tropsch)合成是利用合成氣(主要成分為CO和H₂)在催化劑的作用下合成烴的過程，是煤及天然氣間接液化的一個重要途徑。該方法是1923年由德國科學(xué)家Frans Fischer和Hans Tropsch發(fā)明的，即CO在金屬催化劑上發(fā)生非均相催化氫化反應(yīng)，生成以直鏈烷烴和烯烴為主的混合物的過程。德國在上世紀20年代就開展了研究和開發(fā)，并在1936年實現(xiàn)了工業(yè)化，二戰(zhàn)后因在經(jīng)濟上無法與石油工業(yè)競爭而關(guān)閉；南非擁有豐富的煤炭資源，但石油資源匾乏，且長期受到國際社會經(jīng)濟與政治制裁的限制，迫使其發(fā)展煤制油工業(yè)技術(shù)，并于1955建成了第一座生產(chǎn)能力為25～40萬噸產(chǎn)品/年的煤基F-T合成油廠(Sasol-1)。1973年和1979年的兩次世界性石油危機，造成世界原油價格跌蕩起伏、大起大落，基于戰(zhàn)略技術(shù)儲備的考慮，F(xiàn)-T合成技術(shù)重新喚起工業(yè)化國家的興趣。1980年和1982年，南非Sasol公司又相繼建成并投產(chǎn)了兩座煤基合成油廠。但1986年世界油價的大幅下跌，推遲了F-T合成技術(shù)在其它國家的大規(guī)模工業(yè)化進程。二十世紀90年代以來，石油資源日趨短缺和劣質(zhì)化，同時煤炭和天然氣探明儲量卻不斷增加，費托技術(shù)再次引起廣泛關(guān)注，費-托合成技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。目前常用的費托催化劑，從活性組分上來說分為兩大類：鐵基催化劑和鈷基催化劑；而常見的合成工藝從合成條件角度來分類的話分為兩大類：高溫費托合成工藝和低溫費托合成工藝；合成工藝從所使用的反應(yīng)器不同來分類的話分為三大類：固定床費托合成工藝，流化床費托合成工藝(有早期的循環(huán)流化床以及后來在循環(huán)流化床基礎(chǔ)上發(fā)展出來的固定流化床)以及漿態(tài)床費托合成工藝。其中的固定床與漿態(tài)床一般應(yīng)用于低溫費托工藝，多用于重質(zhì)油以及蠟的生產(chǎn)，而流化床則更適用于生產(chǎn)較為輕質(zhì)的烴類的高溫費托工藝。

現(xiàn)在的碳-化學(xué)合成烴類的目的是將其轉(zhuǎn)化為作為基本化工原料的低碳烯烴，其中乙烯和丙烯是目前最有價值的物料。而且，由合成氣直接制取低碳烯烴為一步反應(yīng)生成目的產(chǎn)物，其工藝流程要比間接法簡單，經(jīng)濟評價也較合算。最近十年，由合成氣直接合成低碳烯烴開始引起關(guān)注。