[發明專利]用于合成氣費托反應目標產物為C5-12

在審

• 申請號: 201811415926.1
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN111215125A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張燚;張三朋;劉意
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J29/072
• 分類號: B01J29/072;C10G2/00
• 代理公司: 北京志霖律師事務所 11575
• 代理人: 張文祎

本發明公開了一種用于合成氣費托反應目標產物為C_5?12的催化劑及其制備方法；所述催化劑包括活性金屬和分子篩，所述分子篩的顆粒大小為0.1～10μm，顆粒上有孔道，孔道的孔徑為2～100nm，所述活性金屬嵌入到分子篩顆粒的孔道中；所述活性金屬包括鐵、鈷、鎳、鉬、鋅中的一種或多種；所述分子篩包括以下一種或者多種：ZSM?5、ZSM?12、Hβ、SAPO?34、MAPO?11、MCM?41；該催化劑的制備方法為固相合成法；使用該催化劑，可以使得在合成氣費托反應過中程，目標產物C_5?12的選擇性≥72％；而且催化劑在反應100小時后依然可以保持活性。

技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法，具體涉及到一種用于合成氣費托反應目標產物為C_5-12的催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著石油資源的日益枯竭和環境問題的日益嚴峻，尋找替代能源以及開發清潔能源越來越受到人們的關注，以煤炭為主要能源產生的環境污染問題日益嚴峻；隨著經濟和社會的發展，對清潔能源的需求會越來越大；利用費托合成反應將合成氣轉化為燃料油或者化工原料，所得產物中不含硫、氮以及芳香烴等化合物，可以滿足日益嚴格的環境要求，緩解煤炭利用過程中產生的環境問題；同時也拓展了燃料油來源渠道，可解決石油供給的安全問題。

費托合成是一種將非石油資源轉化為清潔燃料的重要技術。由于石油能源的減少和對清潔能源的需求，該反應將混合一氧化碳和氫氣轉換成長鏈烷烴、烯烴、氧化物和水；但產物分布受Anderson-Schulz-Flory的限制，對于某些特定的產物難于到達高選擇性，因此打破ASF的分布是該工藝的核心。

為提高目標產物的選擇性，分子篩的酸性和空間擇型特點可以使費托合成初級產物發生裂解、聚合和異構化等二次反應，以提高目標產物的選擇性。活性金屬是保證轉化率，分子篩是保證優異的選擇性；不同的分子篩載體具有不同的表面酸堿性和孔道結構，分子篩絕大部分酸中心位于孔道內部；因此費-托合成產物能否接近這些酸中心是它能否進一步裂解或異構化的關鍵，分子篩孔道結構及其尺寸對選擇性控制費-托合成產物分布同樣重要。

傳統ZSM-5沸石分子篩中僅有的微孔明顯影響反應物和產物與活性位點之間的質量傳遞，這容易導致焦炭的形成和催化劑失活，通過合成具有較大孔徑(例如介孔)的分子篩，將具有更好的質量擴散和擇形性。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種用于合成氣費托反應目標產物為C_5-12的催化劑。使用該催化劑，可以使得在合成氣費托反應過程中，目標產物C_5-12的選擇性≥72％；而且催化劑在反應100小時后依然可以保持活性。

本發明要解決的第二個技術問題是提供一種用于合成氣費托反應目標產物為C_5-12的催化劑的制備方法。

為解決上述第一個技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種用于合成氣費托反應目標產物為C_5-12的催化劑，包括活性金屬和分子篩，所述分子篩的顆粒大小為0.1～10μm，顆粒上有孔道，孔道的孔徑為2～100nm，所述活性金屬嵌入到分子篩顆粒的孔道中；所述活性金屬包括鐵、鈷、鎳、鉬、鋅中的一種或多種；所述分子篩包括以下一種或者多種：ZSM-5、ZSM-12、Hβ、SAPO-34、MAPO-11、MCM-41。

優選地，所述活性金屬占催化劑總質量的1％～40％；更優選地，所述活性金屬占總質量分數為2％～30％。

優選地，所述分子篩的SiO₂/Al₂O₃比為20～300；更優選地，所述分子篩的SiO₂/Al₂O₃比為30～200。