[发明专利]一种高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述催化剂由A、B两种组分按照质量比0.4:1-2:1经物理混合、研磨而成；其中，所述A组分为Zr/Zn摩尔比为2:1的ZrO₂-ZnO复合金属氧化物，所述B组分为纯硅Silicalite-1分子筛包覆CHA结构的微孔硅铝系分子筛M而成的包覆型结构的M@Silicalite-1分子筛，所述B组分中CHA结构的微孔硅铝系分子筛M与Silicalite-1的质量比范围为5-1:1。

2.如权利要求1所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述CHA结构的微孔硅铝系分子筛M的比表面积为400 m²/g以上，晶粒尺寸为0.5-2.0 μm。

3.如权利要求1或2所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述CHA结构的微孔硅铝系分子筛M为SSZ-13分子筛。

4.如权利要求3所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述SSZ-13分子筛中SiO₂/Al₂O₃摩尔比为15-40。

5.一种高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1）制备Zr/Zn摩尔比为2:1的ZrO₂-ZnO复合金属氧化物；

2）制备包覆型结构的M@Silicalite-1分子筛，其中M为SSZ-13分子筛；

3）将ZrO₂-ZnO复合金属氧化物与包覆型结构的M@Silicalite-1分子筛，按照质量比0.4:1-2:1，物理混合、研磨、压片过筛，得到高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂。

6.根据权利要求5所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，包覆型结构的M@Silicalite-1分子筛制备的具体过程为，

1）首先合成M分子筛，然后将合成的分子筛经洗涤至中性、干燥、并在500℃焙烧6 h；

2）将焙烧后的M分子筛加入1.0 mol/L的四丙基溴化铵中室温下搅拌3 h进行官能团化，得到官能团化的M分子筛；

3）在室温下配制一定比例的四乙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、去离子水溶液，搅拌0.5-6h使之形成透明溶胶；

4）将步骤2）所得的官能团化的M分子筛加入步骤3）所得的透明溶胶中，搅拌并老化1-8h，然后转移至水热晶化釜中在170-210℃下晶化24-72 h；

5）将步骤4）所得晶化后的产物洗涤至中性、干燥，然后在500-550℃焙烧3-10 h，得到包覆型M@Silicalite-1分子筛。

7.根据权利要求6所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3）中四乙基氢氧化铵、正硅酸乙酯、去离子水的质量份数比为（6-15）:15.6 :（50-140）。

8.一种权利要求1至4中任一项所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂在固定床反应器中的应用，其特征在于，首先对所述催化剂进行还原，然后再将还原后的催化剂应用于合成气直接制低碳烯烃催化反应，催化反应的条件为：反应温度380-430℃，反应压力5-30 bar，反应气H₂/CO摩尔比1.0-2.5，气体空速3000-5000 mL/(g·h)。

9.如权利要求8所述的高稳定性合成气直接制低碳烯烃的催化剂在固定床反应器中的应用，其特征在于，对所述催化剂进行还原的条件为：还原温度360-440℃，还原气氛为H₂/N₂=0.4-2.0，还原时间为1-10 h。