[发明专利]一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂，其特征在于，该催化剂包括金属Mg-Al复合氧化物以及负载在金属Mg-Al复合氧化物上的Fe、K、Mn金属元素；

所述的金属Mg-Al复合氧化物的化学通式为aMgO·bAl₂O₃，其中，a、b分别表示金属Mg-Al复合氧化物中MgO与Al₂O₃的摩尔份数，0＜a＜100，0＜b＜100，并且a+b＝100；

所述的催化剂的化学通式为xFe·yK·zMn·(100-x-y-z)(aMgO·bAl₂O₃)，其中，x、y、z分别表示催化剂中负载Fe、K、Mn金属元素的质量份数，并且0＜x≤20，0＜y≤3，0＜z≤15。

2.一种如权利要求1所述的费托合成制取低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，该方法是以金属Mg-Al复合氧化物为载体，以铁元素前驱体、锰元素前驱体以及钾元素前驱体为原料，通过浸渍法或络合沉积法，将铁、钾、锰元素负载于金属Mg-Al复合氧化物上，再经焙烧处理，即制得所述的催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的金属Mg-Al复合氧化物的制备方法包括以下步骤：

(1)按化学通式aMgO·bAl₂O₃中MgO与Al₂O₃的摩尔份数a、b，将金属镁盐与金属铝盐加入到去离子水中，于50-60℃搅拌至完全溶解，制得混合溶液；

(2)取络合剂加入到去离子水中，于50-60℃充分搅拌，并逐滴加入氨水，直至络合剂完全溶解，制得络合剂溶液；

(3)恒温50-60℃，将步骤(1)的混合溶液缓慢加入步骤(2)的络合剂溶液中，搅拌，维持溶液体系的pH值为10-12，并升温至70-80℃，继续搅拌至溶液呈粘稠状，并出现固体不溶物，再转移至烘箱中，于100-140℃恒温干燥，得烘干物；

(4)将步骤(3)的烘干物研磨成粉末，再于空气氛围中，于700-1300℃下，恒温焙烧4-6h，冷却至室温，后经研磨，即制得所述的金属Mg-Al复合氧化物。

4.根据权利要求3所述的一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的金属镁盐包括硝酸镁、氯化镁、硫酸镁或乙酸镁中的一种或多种，所述的金属铝盐包括硝酸铝、氯化铝、硫酸铝或异丙醇铝中的一种或多种，所述的络合剂包括乙二胺四乙酸、柠檬酸或乙二胺中的一种。

5.根据权利要求3所述的一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的金属镁盐中Mg和金属铝盐中Al的总摩尔数与络合剂的摩尔数之比为1:1。

6.根据权利要求2所述的一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的铁元素前驱体包括硝酸铁、乙二胺四乙酸铁钠、硫酸亚铁铵、醋酸亚铁、氯化铁或硫酸铁中的一种，所述的锰元素前驱体包括硝酸锰、乙酸锰、氯化锰或硫酸锰中的一种，所述的钾元素前驱体包括硝酸钾、氯化钾或乙酸钾中的一种。

7.根据权利要求2所述的一种费托合成制取低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的焙烧处理的条件为：在空气氛围中，于350-500℃恒温焙烧4-6h。

8.一种如权利要求1所述的费托合成制取低碳烯烃的催化剂的应用，其特征在于，所述的催化剂用于费托合成制取低碳烯烃时，费托合成反应温度为250-350℃，合成气中，H₂与CO的体积比为1:0.8-1.2，合成气以N₂为稀释气，其中，N₂的体积浓度10-80％，气时空速为2000-12000h^-1。