[發明專利]一種鐵基費托催化劑及其制備方法與應用有效

申請號：	202010081671.0	申請日：	2020-02-06
公開（公告）號：	CN111111723B	公開（公告）日：	2023-07-04
發明（設計）人：	劉小浩;姜楓;胥月兵;楊鵬舉	申請（專利權）人：	江南大學
主分類號：	B01J27/22	分類號：	B01J27/22;B01J35/02;C10G2/00;C01B32/50
代理公司：	哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211	代理人：	彭素琴
地址：	214000 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種鐵基費托催化劑及其制備方法應用
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【說明書】：

本發明公開了一種鐵基費托催化劑及其制備方法與應用，屬于合成氣轉化技術領域。本發明所制備的催化劑是由鐵微球、助劑和石墨烯組成，其中鐵微球占催化劑質量的30％～99.9％、石墨烯占催化劑質量的0.1％～70％、助劑占催化劑質量的0～5％，且鐵微球是由粒徑為20～50nm的小顆粒組裝成的粒徑為500～1000nm的微球。該催化劑能夠有效降低產品中COsubgt;2/subgt;的選擇性，且具有較高的活性和烯烴選擇性。本發明所述的催化劑制備方法相對簡單，具有工業化應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鐵基費托催化劑及其制備方法與應用，屬于合成氣轉化技術領域。

背景技術

烯烴是重要的化工原料。其中長鏈α-烯烴，廣泛應用于表面活性劑、油田化學品、烯烴共聚體、增塑醇、潤滑油等領域。低碳烯烴(乙烯、丙烯、丁烯)是制造塑料、化妝品和藥物的重要原料，而乙烯是衡量一個國家化工水平的重要標準。目前低碳烯烴主要來源于石腦油或者輕柴油的催化裂化。乙烯是生產塑料的主要原料，包括聚乙烯、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)，這些都廣泛用于包裝、紡織和建筑行業。丙烯是一種通用的石油化學品，具有比乙烯更多的衍生物，聚丙烯消耗量的極大增長導致了丙烯的需求量大幅度增加，丙烯還可用于環氧丙烷的生產，主要用來合成丙二醇，多元醇。針對我國“少油、缺氣、多煤”的資源結構特點和農業大國的資源優勢，結合國內能源結構的供求矛盾和戰略調整需要，開發煤基合成氣制烯烴技術具有重要的戰略意義。

費托反應通常采用鐵基催化劑或者鈷基催化劑。其中，低溫費托反應通常使用鈷基催化劑，高溫費托反應通常使用鐵基催化劑。與鈷基催化劑相比，鐵基催化劑具有價格低廉、烯烴選擇性高、甲烷選擇性低、耐毒性高以及對原料中H₂/CO比要求低等優點，更適合用于催化煤基合成氣的費托反應。在鐵基催化劑上，烯烴選擇性可達50％以上，而且轉化率不受熱力學限制，可以在很寬的范圍內調節。但通常情況下，產物中二氧化碳的選擇性也很高45％～48％，大大降低了原料中碳原子的利用率。我們前期研究結果表明，在石墨烯修飾的鐵基催化劑上，雖然α-烯烴的選擇性較高大于50％，但是二氧化碳的選擇性始終大于45％。丁明月等的研究表明，在280℃,2.0MPa,H₂/CO＝1的條件下，Fe₃O₄@MnO₂催化劑的C₂+^＝烯烴選擇性為69％，但二氧化碳選擇性也高達49％，(ACS?Applied?MaterialsInterfaces,2018,10,43578-43587)。喬明華等的研究表明，在340℃,2.0MPa,H₂/CO＝1的條件下，Fe/rGO催化劑的低碳烯烴選擇性為33％，但二氧化碳選擇性也高達50％(Applied?Catalysis?B:Environmental,2017,204,475-485)；在340℃,2.0MPa,H₂/CO＝1的條件下，Fe/HSG催化劑的低碳烯烴選擇性可達50％，但二氧化碳選擇性也高達47％(Journal?of?Catalysis,2019,374,24-35)。由此可見，雖然目前催化劑有比較高的烯烴選擇性，但二氧化碳選擇性通常接近50％，大大降低了原料中碳原子的利用率。