[发明专利]一种合成气转化成低碳烯烃的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学工程领域，涉及到一种烯烃的转化技术，具体涉及到一种合成气转化成低碳烯烃的方法。

背景技术

以乙烯和丙烯为代表的低碳烯烃是石油化工领域的核心产品，不仅是高分子合成材料的重要单体，同时以它们为基础可以合成环氧乙烷、乙苯、苯乙烯、环氧丙烷、异丙苯和丙烯腈等基础有机原料。尽管近年来我国低碳烯烃产能不断提高，生产已具有相当规模，但长期以来产品进口量持续增长。2011年我国乙烯和丙烯产量分别达到15.275Mt和14.530Mt，同年进口量为1.060Mt和1.755Mt，同比增长了30.0％和15.2％。随着国民经济的快速增长，我国对乙烯和丙烯等化工原料的需求将稳步增长，未来供需矛盾仍很突出。

目前，低碳烯烃生产主要采用轻烃（乙烷、石脑油及轻柴油）裂解的石油化工路线。由于全球石油资源日渐匮乏，原油价格高位徘徊，世界各大石油化工公司正积极开发替代传统烯烃生产的新路线。基于我国缺油、少气、富煤的资源特点，开发煤基合成气制低碳烯烃技术具有重要的战略意义，其中合成气直接制取低碳烯烃工艺具有流程短、能耗和煤耗低的优势，是目前的研究热点，具有良好的发展前景。

目前的合成气直接制备低碳烯烃研究侧重于催化剂的研究，主要为对传统的费-托合成催化剂进行改进/改性。主要手段有：1.借助分子筛的择型效应，通过孔道限制抑制大分子烃类的生成以实现较高的低碳烯烃收率；2.添加助剂抑制链增长，从而增加低碳烯烃的生成；3.利用超细粒子的纳米效应和尺寸效应以实现高烯烃收率。上世纪90年代，中科院大连化物所在固定床上进行了1.8L催化剂的中试，在H₂/CO＝2、340℃和2.0MPa下，CO单程转化率为70％-90％，C₂-C₄烯烃在烃类产物中的选择性为72％-74％，C₂-C₄烯烃收率约80g/NM³。

从该领域的国内外研究现状看，目前主要存在以下问题：1.产物分布较广，对高选择性的合成低碳烯烃不利；2.由于停留时间较长，烯烃发生二次反应(如加氢反应和歧化反应)将导致烷烃等低价值副产物的生成量增加；3.由于催化剂及催化剂载体选择不当造成烯烃收率降低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种合成气转化成低碳烯烃的方法。

本发明是通过下述的技术方案来实现的：

一种合成气转化成低碳烯烃的方法，包含如下步骤：

(a)催化剂的制备

采用烧结法制备Fe-Co-β-SiC催化剂，其中Fe和Co的摩尔质量比为3:1，β-SiC载体约为催化剂质量的40%；

(b)低碳烯烃的转化

将催化剂压片成型为粒状，并置于超重力旋转床反应器网格内件后固定于转子上；使用前，将反应器温度升高至300-400℃对催化剂进行活化保持3-5小时后通入合成气，在旋转速度1600-1800rpm、H2/CO为2、反应压力1-1.5MPa、反应温度280-320℃、合成气体积空速1000-3000h^-1条件下，存在喷淋的重质烷烃和无合成气循环时进行反应，经反应3小时后催化剂反应性能稳定。

烧结法为常用制备催化剂的方法。

上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）中合成气的预处理方法为将反应器温度升高至300-400℃对催化剂进行活化。

上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）的合成气氢气和一氧化碳的混合物，氢气和一氧化碳的摩尔比为0.25-8.0。所述的合成气可通过众所周知的方法生产，例如煤炭和甲烷与蒸汽反应、甲烷与二氧化碳歧化反应等。

优选的，上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）的合成气中氢气和一氧化碳的摩尔比为0.67-3.0。

上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）中旋转速度1600-1800rpm。

上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）中反应温度为260-350℃。

上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）中反应压力1-1.5MPa。

上述的合成气转化成低碳烯烃的方法中，所述步骤（b）中合成气体积空速500-3000h^-1。

本发明的优点在于：