[發(fā)明專利]一種工業(yè)級催化加氫制低碳烯烴催化劑的制備工藝和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010292001.3
• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN111298796A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟博;張國超;趙彬;韓一帆
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J23/889;C07C1/04;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/08
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 陳玄

本發(fā)明公開一種工業(yè)級催化加氫制低碳烯烴催化劑的制備工藝和應(yīng)用，包括以下單元操作：金屬鹽通過機械攪拌溶解于合成母液中；配沉淀劑在低溫攪拌狀態(tài)下金屬鹽溶液與沉淀劑進行低溫沉淀反應(yīng)；沉淀結(jié)束后的物流通過板框壓濾機進行固液分離；收集濾餅通過鼓風(fēng)將濾餅干燥；干燥后的濾餅粉碎后在回轉(zhuǎn)爐中煅燒，即得到催化劑；催化劑反應(yīng)時，先通過還原性氣氛進行活化，后用于CO/CO₂加氫反應(yīng)，可以得到高的催化活性及低碳烯烴選擇性；本發(fā)明的制備工藝操作簡單、易于生產(chǎn)，采用“自下而上”的晶體生長模式，利用低溫環(huán)境及高粘度的合成母液，抑制晶體生長及團聚，所得催化劑晶體粒徑小、缺陷高，經(jīng)過活化后，催化加氫反應(yīng)活性強，烯烴選擇性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及催化劑的工業(yè)級制備領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)級催化加氫制低碳烯烴催化劑的制備工藝和應(yīng)用。

背景技術(shù)

乙烯、丙烯和丁烯（C2-C4低碳烯烴）是我國化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中重要的基礎(chǔ)化工原料。乙烯和丙烯通過聚合、歧化等可以得到聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈及氯乙烯等，進一步加工即可制得薄膜制品、高聚纖維、電纜及管材等精細日化品。C2-C4低碳烯烴廣泛的用途對應(yīng)的是我國供應(yīng)的嚴重不足。目前，低碳烯烴的主要來源仍為石油的催化裂解，而我國的能源結(jié)構(gòu)為典型的“富煤、缺油、少氣”型，因而開發(fā)由煤制合成氣（CO+H₂）為原料通過費托合成（FTS）制備C2-C4的低碳烯烴（FTO反應(yīng)），作為非石油化工生產(chǎn)工藝路線具有重要的研究意義。費托合成反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜且具有多樣性，分布遵從ASF（Anderson- Scholz-Flory）規(guī)律，低碳烯烴選擇性差。增進FTO反應(yīng)的效率，增加低碳烯烴的產(chǎn)率，研發(fā)催化活性好、選擇性高的催化劑是核心關(guān)鍵。

同時，由于我國目前能源供給主要依賴于煤炭（約占70%）等化石能源，2016年全國CO₂總量達93億噸，其中能源粗放型—鋼鐵、水泥、化工三大行業(yè)CO₂排放量達到40~45億噸，占全國碳排放量的50%，并且仍將持續(xù)增長，到2020年由環(huán)境污染造成的經(jīng)濟損失將占GDP的13%，低效率利用化石能源不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，加劇溫室效應(yīng)，也會造成重大的能源安全隱患，嚴重阻礙我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展并影響我國的國際形象。發(fā)展CO₂轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)，可緩解CO₂的排放以及調(diào)整地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，這對我國的可持續(xù)能源發(fā)展戰(zhàn)略和CO₂氣體的減排有著重要意義。CO₂加氫合成低碳烯烴是合理利用CO₂的最有效途徑之一，而且其上下游產(chǎn)業(yè)鏈及技術(shù)鏈趨于成熟。針對我國CO₂工業(yè)廢氣排放點源集中的特點，結(jié)合煤焦化過程中氫源價格相對低廉的優(yōu)勢，開展對CO₂直接加氫制備低碳烯烴的催化反應(yīng)體系開發(fā)及過程放大關(guān)鍵性技術(shù)研發(fā)，將可有效緩解我國CO₂減排壓力的同時還為其資源化高效利用提供新途徑。

專利CN103331171A提供了一種用于合成氣制取低碳烯烴的催化劑的制備工藝及應(yīng)用，以鐵鹽為前驅(qū)體，通過碳源預(yù)處理、分散混合、改性的氣相沉積等在步驟合成以含鐵化合物為活性中心的能直接轉(zhuǎn)化合成氣到低碳烯烴并聯(lián)產(chǎn)汽油的催化劑。

專利CN104907080A公開了一種鐵基催化劑及其制備工藝和應(yīng)用，采用熱溶劑法制備金屬摻雜的尖晶石結(jié)構(gòu)四氧化三鐵納米初級晶粒團簇的單分散微球，可用于煤基合成氣制備低碳烯烴。

專利CN110575833A公開了一種用于合成氣直接制取低碳a-烯烴的催化劑及其制備工藝，采用低溫共沉淀的方式，將鐵元素和第二金屬元素和表面活性劑混合，在-20~-5^oC與沉淀劑混合得到沉淀物，并浸漬鉻、鈰、鈉、鉀等干燥、煅燒后得到合成氣直接制低碳a-烯烴的催化劑。