[发明专利]一种合成气生产低碳烯烃的熔铁催化剂及其制备与应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种合成气生产低碳烯烃的熔铁催化剂及其制备与应用。

(二)背景技术

费托合成是将含碳原料(如煤，天然气，生物质等)气化为合成气， 然后通过催化剂转化为汽油、柴油、石脑油和其它烃类产品的聚合过程。

低碳烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯等作为生产许多化学品的原料，在 现代石油和化学工业中起着举足轻重的作用，随着经济的发展和社会的进 步，需求量日益增加，应用领域不断扩大。烯烃通常由石油裂解来生产。 由于石油资源有限，价格高，因此由石油资源生产烯烃的费用不断增加。 费托合成按反应温度高低分为高温和低温费托合成。钴和钌催化剂费托合 成产品以长链烷烃为主，烯烃含量低，沉淀铁催化剂产品也是以长链烷烃 为主，产品中烯烃含量较低。熔铁催化剂通过对助催化剂的调变，可以通 过费托合成反应可将合成气定向转化为低碳烯烃，开辟了一条由非石油资 源制备基本化工原料的重要途径。

中国专利CN 1083415提供了一种用于费托合成的铁-锰催化剂，该 催化剂以强碱(I A族金属)K或C_S作为助催化剂，在压力1.0～5.0MPa， 温度300～400℃的反应条件下，其在费托合成催化过程中可获得较高的活 性(CO转化率90％以上)和选择性。该催化剂的载体为MgO等II A族 碱土金属氧化物或高硅沸石分子筛(或磷铝沸石)。但是以贵金属C_S作为 助催化剂，价格昂贵。

中国专利ZL 03109585.2，以活性炭为载体，锰、铜、锌、硅、钾等 为助催化剂的Fe/活性炭催化剂，用于合成气制低碳烯烃的反应，单程 CO转化率可达96％～99％，碳氢化合物在气相产物中的含量可达69.5％， 乙烯、丙稀、丁烯在碳氢化合物中的选择性可达68％以上，但该催化剂 制备工艺复杂，生产成本高，机械强度低。

熔铁催化剂属高温费托合成催化剂，适于生产低碳烃，其中低碳烯烃 含量高，具有非常高的化学利用价值。同时熔铁催化剂具有制备工艺简单， 生产成本低，机械强度高等特点。

(三)发明内容

本发明目的是为了提供一种用于合成气生产高含量低碳烯烃的熔铁 催化剂及其制备与应用。

本发明采用的技术方案是：

一种合成气生产低碳烯烃的熔铁催化剂，由主催化剂铁的氧化物和助 催化剂组成，各组分质量含量如下

氧化铝        0.1％～5％

氧化钾        0.1％～6％

氧化钙        0.1％～4.0％

其他氧化物    0.01％～8.5％

余量为铁的氧化物；

所述铁的氧化物中二价铁与三价铁物质的量之比Fe²⁺/Fe³⁺为 0.20～20∶1；

所述其他氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化钐中的一种或几种。

本发明的熔铁催化剂中的铁在被还原前的物相(用XRD测定)是磁 铁矿(Fe₃O₄)相或维氏体(Fe_1-xO)相或两者的混合物相(Fe₃O₄+FeO)。

本发明催化剂中铁氧化物的含量优选范围是90～95％，二价铁与三价 铁的物质的量的比值Fe²⁺/Fe³⁺优选范围为0.3～10∶1。

本发明催化剂中的助催化剂的优选范围分别为：氧化铝0.5～3％，氧化 钾0.4～4.0％，氧化钙1.4～2.5％，以及氧化钐(Sm₂O₃)0.3～1.5％/和/或氧 化铈(Ce₂O₃)0.4～2.0％/和/或氧化镧(La₂O₃)0.5～2.0％；余量为铁的氧 化物(按催化剂重量计)。