[发明专利]一种合成气直接转化制异构烷烃的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合成气直接转化制异构烷烃的催化剂，以质量分数计，所述催化剂由10％～60％氧化铁、20％～90％二氧化硅、0.1％～5％金属助剂以及20％～90％分子筛组成。本发明所制备的催化剂孔结构丰富，由正硅酸乙酯干燥焙烧后形成的介孔限域的铁活性相司职产生烯烃，微孔分子筛司职使烯烃二次转化，大幅度提高转化效率，单一异构烃类的选择性可高达60％，且甲烷选择性低；另外，本发明催化剂的合成方法简单，合成成本低，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于催化剂合成和应用领域，具体涉及一种合成气直接转化制异构烷烃的催化剂及其制备方法。

背景技术

异构烷烃可作为燃料添加剂、冷冻剂、有机溶剂等，主要来源途径为石油裂化。2017年，全球石油消费增长量高达了160万桶/日，为十年来平均水平的1.6倍，然而全球已探明原油储量按2017年消费水平只能维持50.2年。原油资源的快速消耗不仅仅是能源问题，与之息息相关的石油精细化工行业也受到了极大的影响。由原油衍生的化学品烯烃、芳烃以及异构烃类的市场价格多年来呈上升趋势。找寻经济、环保、可持续的方法来替代原油生产增值化学品是当前的研究热点，也是保障我国能源安全的有效途径。

费-托合成是将煤、天然气、生物质转化而来的合成气(H₂+CO)催化转化为烃类燃料和化学升值品的重要过程，是未来替代原油资源生产清洁燃料的有效途径。费-托合成产物众多，整体服从ASF(Anderson-Schulz-Flory)分布，产物分布调控难度大。近年来氧化物/分子筛功能催化体系的开发和应用，为合成气高效转化为低碳烯烃、芳烃等开辟的信的途径(Angew.Chem.2016,128,1-5；Chem 3,334–347)。

尽管通过多功能催化剂直接制备升值化学品取得了一系列进展，但是有关合成气直接制备单一碳数异构烷烃的难度较大，相关报道也较少。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种合成气直接转化制异构烷烃的铁/微孔分子筛功能催化剂，通过改性的铁催化剂来生产烯烃，使产生的烯烃在分子筛孔道内发生裂解、异构化和加氢过程，实现选择性的调控。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种合成气直接转化制异构烷烃的催化剂，以质量分数计，所述催化剂由10％～60％氧化铁、20％～90％二氧化硅、0.1％～5％金属助剂以及20％～90％分子筛组成。

优选的，所述氧化铁为Fe₂O₃、Fe₃O₄或FeO。

优选的，所述金属助剂选自IA、IIA、VIIB、IB、IIB族元素中的Li、Na、K、Mn、Zn、Cu、Au、Ag、Mg或Ca中的一种或几种。

优选的，所述分子筛为ZSM-5分子筛、Y分子筛、MOR分子筛、β分子筛、MCM分子筛、SAPO-34分子筛、SAPO-5分子筛、SAPO-18分子筛或SSZ-13分子筛中的一种或几种。

另外，本发明还要求保护所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定量铁盐和IA、IIA、VIIB、IB、IIB族至少一种元素的盐类化合物以及一定量的正硅酸乙酯溶于水中配成溶液，然后加入一定量沉淀剂使其沉淀，将沉淀物洗涤、干燥后得粉末A；

(2)将步骤(1)所得粉末A与分子筛一同加入到一定浓度的正硅酸乙酯溶液中，室温下超声搅拌一段时间后置于烘箱中干燥，然后于空气气氛下250～750℃焙烧1～20h即制得所述合成气直接转化制异构烷烃的催化剂。

优选的，步骤(1)中所述铁盐为硝酸铁、醋酸铁或氯化铁中的一种或几种；更优选硝酸铁。