[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明涉及用于CO₂加氢制取低碳烯烃的铁基催化剂及其应用。该法以铁盐为前驱体，通过将其与钴盐、锌盐或铜盐中的一种盐或几种盐混溶于乙二醇中，通过与碱性水溶液反应形成沉淀，沉淀产物去离子水洗涤，烘干，空气煅烧，即可得到该催化剂；其中，钴盐、锌盐、铜盐的任意一种或多种盐和铁盐的混合比例为摩尔比(0.1‑3.0):1，混合盐溶液中金属盐的浓度为0.1‑1.0mol/L，所滴加碳酸钠溶液中碳酸钠的摩尔量为混合盐溶液中金属盐摩尔量的1‑10倍。本发明合成了以含铁化合物为活性中心的能直接转化二氧化碳氢气到低碳烯烃的催化剂，操作简单，原料易得，环境污染小，烯烃选择性与经济成本都具备工业化可能。

技术领域

本发明涉及一种用于CO₂加氢制取低碳烯烃的铁基催化剂及其应用,具体涉及制备一种铁基催化剂，以及所述催化剂在以二氧化碳氢气为原料直接制取低碳烯烃方面的应用。属于能源、化工及环保领域。

背景技术

CO₂是引起温室效应的主要气体，如何降低其排放量及资源化利用是人类面临的重大挑战。进入二十一世纪以来，我国CO₂排放量持续走高，占世界总排放量的20％以上。面对全球变暖的严峻环境问题，找寻CO₂高效转化利用的方法尤为迫切。乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本有机化工原料，随着化学工业的发展，其需求量愈来愈大。目前，低碳烯烃的生产主要采用石脑油或轻柴油裂解的石油化工路线。将二氧化碳捕集直接加氢制取乙烯、丙烯技术的开发，不仅可减少对石油资源的依赖，而且对缓解地球温室效应带来的多方面影响具有重要意义。

文献中国专利CN106423263A提供了一种二氧化碳加氢直接制备低碳烯烃的催化剂制备方法以及低碳烯烃的合成方法。通过将CO2加氢制备甲醇的金属氧化物催化剂(以M表示，所占分数20％-70％)与分子筛催化剂(以Z表示，所占分数30％-80％)复合，在同一催化剂上耦合CO制备甲醇和甲醇制备低碳烯烃两个过程。CO2转化率可达10％左右，加氢产物中低碳烯烃选择性为80％，低碳烯烃的时空收率为72.5mg/(g_cat.h)。

文献中国专利CN 104624194A提供了一种二氧化碳加氢制低碳烯烃催化剂的制备方法。催化剂组成元素为铁、锆、钾、氧，元素含量以原子摩尔比计锆/铁为 0～1:1、铁/钾为10:1。使用微波诱导的沉淀方法，将铁、锆沉淀，干燥焙烧。之后浸渍钾，干燥压片造粒还原后的到催化剂样品。实例中CO2转化率为47％-58％，低碳烯烃选择性可达46％-53％.

文献中国专利CN 104437504 A提供了一种铁基二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂制备方法。产物可得乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯等的直链烯烃和异构烯烃、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等烷烃以及甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等含氧化合物。在催化剂评价条件为：H2/CO2＝3，GHSV＝1500h-1，催化剂装填量5.0g，反应温度613K，反应压力2Mpa，反应时间24h时，实例中CO2 转化率为32％-60％，低碳烯烃选择性为27％-59％。

文献中国专利CN104001520A提供了一种低温沉淀制备锰基复合金属氧化物的方法。其中复合金属可为钴、铁、或镍中的任意一种。该方法将上述提及的一种金属所对应的金属盐与锰盐溶于乙二醇，氮气气氛中磁力搅拌并逐渐降温至恒定低温，保持30min-60min，随后保持恒温并将一定量的碳酸钠水溶液缓慢滴加到上述溶液中，的到沉淀体系。将沉淀过滤，烘干，煅烧后得到复合氧化物。该方法所得金属氧化物有高的比表面积以及有益于低温催化脱硝活性。

截止目前为止，现有的所有涉及到二氧化碳加氢催化剂的发明专利或文献均无法同时满足高低碳烯烃选择性及反应长时间稳定性的条件，这就意味着目前尚未存在能够满足工业化反应条件的二氧化碳加氢制取低碳烯烃的催化剂发明专利。

发明内容