[发明专利]一种CO2加氢制异构烷烃的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种CO₂加氢制异构烷烃的催化剂，其特征在于：所述催化剂为核壳结构，其组成及重量百分比如下：

以活性金属氧化物为核，活性金属氧化物所占重量百分比为44%~85%；

粘结剂，占5~11%；

以沸石分子筛为壳，沸石分子筛所占重量百分比为10%~45%；

所述活性金属氧化物包括Fe₂O₃、ZnO，还包括ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂或TiO₂中的一种或几种；所述沸石分子筛为HZSM-5、Hß、 HY、HMOR分子筛中的一种或几种；所述粘结剂为30wt%的硅溶胶；

所述活性金属氧化物占催化剂总含量为44%~85%，其中各组分含量如下：

Fe₂O₃：24~40%；

ZnO：10~25%；

ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂或TiO₂中的一种或几种：10~20%；

上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将铁、锌组分以金属硝酸盐形式，以及锆、铝、硅、钛中的一种或几种，配成0.5~2mol/L的混合酸溶液，然后将氢氧化钠配成1~5mol/L的水溶液，通过蠕动泵控制混合酸溶液的滴加速度为10~15ml/min，控制氢氧化钠的滴加速度为6~15ml/min，使二者在温度为60~80℃，PH=7~10间进行共沉淀，所得沉淀物在60~80℃老化2~4h，将沉淀物过滤及充分洗涤，然后在80~120℃干燥10~15h，再将其在400~600℃焙烧4~8h，破碎至0.425~0.6mm，即得活性金属氧化物；

（2）将30wt%硅溶胶和水按2:1~1:2重量比制成稀释的硅溶胶水溶液，以硅溶胶水溶液与活性金属氧化物重量比=2:1~1:2的比例浸渍4~12g活性金属氧化物，静置0.5~3h；

（3）以步骤（2）所得的硅溶胶溶液浸渍的活性金属氧化物为核，按活性金属氧化物与分子筛重量比=1:1~8:1，按重量平分成1~4次加入分子筛，混合均匀，然后在80~120℃干燥2~5h，再将其在400~600℃焙烧2~5h，过筛至0.425~0.6mm，即得核壳型分子筛催化剂。

2.根据权利要求1所述的CO₂加氢制异构烷烃的催化剂，其特征在于：所述步骤（1）中，锆、铝组分以金属硝酸盐形式，硅、钛以氧化物形式加入混合酸溶液中，所述金属硝酸盐及浓度分别为硝酸铁0.25~0.8mol/L，硝酸锌0.25~0.6mol/L，硝酸氧锆0~0.6mol/L，硝酸铝0~0.6mol/L；所述的氧化物及浓度分别为氧化硅0~0.6mol/L，氧化钛0~0.6mol/L。

3.根据权利要求1所述的CO₂加氢制异构烷烃的催化剂，其特征在于：所述的沸石分子筛为HZSM-5的SiO₂/Al₂O₃=20~100、Hß的SiO₂/Al₂O₃=20~100、HY的SiO₂/Al₂O₃=4~10、HMOR的SiO₂/Al₂O₃ =10~50。

4.一种权利要求1所述的CO₂加氢制异构烷烃的催化剂的应用，其特征在于：包括如下步骤：

（1）催化剂还原：用5~10V%氮气稀释的氢气为还原气，在还原气的气体空速为200~1000ml·h^-1/g催化剂，还原压力为0.2~1MPa，还原温度为320~340℃的条件下对催化剂还原10~15h；

（2）催化反应：通入原料气二氧化碳和氢气进行反应，在H₂:CO₂的摩尔比为2:1~4:1，反应气体空速为3000~5000ml·h^-1/g催化剂，催化剂质量为4~8g，反应压力为4~5MPa，反应温度为320~340℃的条件下制备异构烷烃。