[发明专利]一种合成气制取低碳烯烃的方法有效

专利信息
申请号: 201811367723.X 申请日: 2018-11-16
公开(公告)号: CN111039738B 公开(公告)日: 2021-08-10
发明(设计)人: 倪友明;朱文良;刘中民;刘勇 申请(专利权)人: 中国科学院大连化学物理研究所
主分类号: C07C1/20 分类号: C07C1/20;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/08;B01J23/06;B01J23/26;B01J23/80;B01J29/46;B01J29/70;B01J29/76;B01J29/85
代理公司: 北京元周律知识产权代理有限公司 11540 代理人: 杨晓云
地址: 116023 *** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 合成气 制取 烯烃 方法
【说明书】:

本申请公开了一种合成气制取低碳烯烃的方法,包括:将含有合成气的原料气通入反应区,先与含有催化剂I的催化剂床层接触,再与含有催化剂II的催化剂床层接触,制备低碳烯烃;其中,所述催化剂I选自合成气制备二甲醚催化剂中的至少一种;所述催化剂II选自二甲醚制取低碳烯烃催化剂中的至少一种。本申请中使用的双层催化剂,能使合成气高选择性生成低碳烯烃,催化剂稳定性好。双层催化剂更有利于化工取热,以及分子筛组分重生。双层催化剂二氧化碳选择性更低,有利于降低碳排放。

技术领域

本申请涉及一种合成气制取低碳烯烃的方法,属于催化化工领域。

背景技术

低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)是最重要的化工原料之一,广泛应用于化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化工品的生产。目前低碳烯烃主要以石油为原料进行生产,大部分来自炼油厂的催化裂化工艺单元。对于“富煤贫油”能源结构的国家,如中国,还可以通过煤化工路线制低碳烯烃。在煤化工制低碳烯烃技术中,以煤化工平台产品甲醇为原料制取低碳烯烃的技术研究最为广泛,已经成功实现了工业化。煤化工制甲醇的工艺路线为:先将煤转化为合成气(氢气和一氧化碳),通过水煤气变换反应调节氢碳比,然后利用铜锌铝类甲醇合成催化剂合成甲醇。如果将合成气直接转化为低碳烯烃,能省去甲醇合成单元,甚至还能大幅度缩小水煤气变换单元规模,可以实现大幅度节约固定投资和节省能耗,具有非常重要的意义,近年来一直是碳一化学的研究热点。费托合成可以将合成气转化为低碳烯烃,然而受Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布的限制,低碳烯烃选择性一般低于60%。合成气制取低碳烯烃反应本质是由甲醇合成反应,甲醇脱水制二甲醚反应,水煤气变换反应,以及二甲醚(或甲醇)制烯烃等四个放热反应构成,是一个高温、高压、强放热反应,然而催化剂导热能力较差,造成化工取热困难,反应温度不易控制,极易“飞温”造成催化剂结构和性能破坏。

发明内容

根据本申请的一个方面,提供了一种合成气制取低碳烯烃的方法,该方法由上层合成气制取二甲醚催化剂和下层二甲醚制取低碳烯烃催化剂串联组成双层催化剂非常适合使用合成气制取低碳烯烃的方法。本申请中使用的双层催化剂,能使合成气高选择性生成低碳烯烃,催化剂稳定性好。双层催化剂更有利于化工取热,以及分子筛组分重生。双层催化剂二氧化碳选择性更低,有利于降低碳排放。

所述合成气制取低碳烯烃的方法,其特征在于,包括:将含有合成气的原料气通入反应区,先与含有催化剂I的催化剂床层接触,再与含有催化剂II的催化剂床层接触,制备低碳烯烃;

其中,所述催化剂I选自合成气制备二甲醚催化剂中的至少一种;

所述催化剂II选自二甲醚制取低碳烯烃催化剂中的至少一种。

可选地,所述催化剂I选自锌铝尖晶石氧化物催化剂、铜锌铝氧化物与酸性分子筛A复合催化剂、铜锌铝氧化物与酸性氧化铝复合催化剂中的至少一种。

可选地,所述锌铝尖晶石氧化物中锌铝的摩尔比为1:9~9:1。

可选地,所述锌铝尖晶石氧化物中锌铝的摩尔比为1:1或2:1。

可选地,所述锌铝尖晶石氧化物催化剂中含有助剂元素;

所述助剂元素选自铬、锆、铜、锰、铟、镓、硅中的至少一种;

所述助剂元素在所述锌铝尖晶石氧化物中的质量分数≤10%;

所述助剂元素在所述锌铝尖晶石氧化物中的质量分数以助剂元素本身的质量计。

可选地,所述的锌铝尖晶石氧化物催化剂中任选含有选自铬、锆、铜、锰、铟、镓和硅中的至少一种助剂元素,所述助剂元素在锌铝尖晶石氧化物中的质量分数小于或等于10%。

常用的锌铝尖晶石氧化物的制备条件均可用于本申请,本领域技术人员可根据实际生产需要,选择合适的反应条件。

优选地,所述锌铝尖晶石氧化物的制备方法包括:

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