[發(fā)明專利]一種合成氣制低碳醇催化劑的制備方法及應用

有效

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• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111420689B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 蘇海全;孫健;亢彬;蘇越;屈皓;賀思慧
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J27/232;B01J37/34;C07C29/153;C07C29/156;C07C31/08
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本發(fā)明目的在于提供一種高效便捷的射頻感應低溫熱等離子體制備碳化鉬（MoC）基催化劑的方法及其在合成氣制低碳醇反應中的催化應用，涉及材料制備、工業(yè)催化劑制造工程技術領域。碳源、鉬源及MA源經(jīng)過水熱法制得催化劑前驅體（MA是堿金屬、堿土金屬及過渡金屬中的一種或幾種元素的組合），前驅體經(jīng)過低溫熱等離子體法制得MoC基催化劑，再通過進一步浸漬引入MA中的堿金屬類鹽或堿助劑后，制得目標催化劑。該目標催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的合成氣制低碳醇活性、選擇性和運行穩(wěn)定性，成本低廉制作方便，具有很好的實際應用價值，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明涉及材料制備和化工催化劑技術領域，具體涉及合成氣制低碳醇碳化鉬基催化劑的制備方法、反應條件以及應用，特別是涉及一種射頻感應低溫熱等離子體方法制備碳化鉬技術。

背景技術

近年來出現(xiàn)的能源供給不足、液體燃料短缺、化石燃料嚴重污染環(huán)境等能源安全與環(huán)境問題日益成為制約各國可持續(xù)發(fā)展的焦點，能源危機的愈發(fā)嚴重致使越來越多的國家加快了開發(fā)傳統(tǒng)能源替代品的步伐，尋找高效清潔的綠色能源迫在眉睫。當前，生產(chǎn)技術已較為成熟的甲醇是重要的基礎化學品及燃料，但它作為燃料與傳統(tǒng)的化石燃料相比，在性能上還存在很多不足，如作為車用燃料卻存在相分離、對材料腐蝕等重要缺陷。低碳醇相比甲醇有著較大優(yōu)勢，低碳醇是指碳數(shù)為2~6的醇構成的液態(tài)混合物，因其高熱值、高辛烷值、低污染等特性使低碳醇成為一種優(yōu)良的汽油替代品，并且低碳醇是很多醫(yī)藥等精細化工產(chǎn)業(yè)的化工中間體，潛在經(jīng)濟價值極高。

低碳醇可由合成氣催化轉化制備得到。合成氣是指由CO和H₂按一定比例混合組成的氣體，合成氣的原料取用范圍廣泛，可由煤或焦炭等固體燃料氣化產(chǎn)生，也可由天然氣和石腦油等輕質烴類制取，還可由重油部分氧化法生產(chǎn)，因而由合成氣制低碳醇是一條由低級制品向高級制品轉化的具有重大意義的合成路線。

到目前為止，科研工作者在合成氣制低碳醇領域做了大量的研究，其代表性催化劑體系有四類：（1）Rh催化劑體系，這類催化劑大都為負載Rh催化劑中加入過渡金屬助劑，如US4014913和US4096164，該催化劑產(chǎn)物C2產(chǎn)物選擇性較高，但該催化劑價格昂貴，轉化率較低。（2）改性甲醇合成催化劑(Cu-Zn、Zn-Cr等)，典型的專利有EP34338A2和US4513100，此催化劑由甲醇合成催化劑加入適量的堿金屬或堿土金屬化合物改性而得，但其催化劑的產(chǎn)物中甲醇含量較高。（3）改性費托合成Co-Cu催化劑，過渡金屬和堿金屬作為助劑，這類催化劑的專利有US4122110、GB2118061，此類催化劑上產(chǎn)物主要為C₁~C₆直鏈醇類和烴類。（4）鉬基催化劑，鉬基催化劑具有獨特的抗硫性和抗積碳性，在合成氣制低碳醇催化體系中最具發(fā)展前景。美國DOW公司開發(fā)的MoS₂催化劑(US4882360)，這類催化劑中的S易與產(chǎn)物醇形成硫醇化合物，造成硫的流失，致使催化劑穩(wěn)定性及壽命受到限制。發(fā)明人課題組研發(fā)了一系列鉬基催化劑，代表性催化劑有MoO₂催化劑（CN106311260）和Co₃Mo₃N催化劑(CN110560137)，兩者都表現(xiàn)出較高的催化活性與醇選擇性，且有較高的熱穩(wěn)定性，不易燒結積碳。碳化鉬基催化劑具有類貴金屬特性，但目前對于合成氣制低碳醇高活性高選擇性的碳化鉬催化劑的成功研制還沒有相關專利報道。