[发明专利]一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂，包括金属氧化物、芳构化反应活性金属和负载芳构化反应活性金属的分子筛；所述金属氧化物为三氧化二铁；所述芳构化反应活性金属包含以下一种或者多种：铜、钼、锆、锌、镓、钨。该催化剂在CO加氢反应中，对芳烃具有较高的选择性。本发明还公开了该催化剂的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域。更具体地，涉及一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

芳烃，通常意义上指分子中含有苯环结构的碳氢化合物，如苯，甲苯，二甲苯，三甲苯等，是日常生产中重要化工原料。不同种类的芳烃有着不同的应用领域，如苯可被用于生产药物，化妆品等。甲苯可被用于生产聚亚安酯，也可用于汽油等产品；而很多软质PVC(聚氯乙烯)产品是通过二甲苯加工制成的，聚酯也是从二甲苯提炼获得。二甲苯的线状结构特别适合织物，绳索，过滤器和传送带等用途；三甲苯，四碳苯则可用于溶剂，同时也是重要的有机合成中间体。我国对芳烃的需求巨大，现在大量依赖进口，其中对二甲苯(PX)的缺口最为明显。2016年，我国进口纯苯159万吨，进口甲苯76万吨，进口对二甲苯1236.13万吨。需求增长的同时，由于原料减少，全球芳烃的产量增速却在放缓。

传统的CO加氢反应(即费托合成反应)产物极为复杂，在不同的金属活性位作用下其产物选择性方面各有特点。当以镍作为活性金属时，CO加氢反应倾向于生成甲烷，当以铁作为活性金属时，反应倾向于生成低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)，当以钴作为活性金属时，反应倾向于生成C5以上饱和直链产物。同时费托合成反应的产物分布服从于ASF分布规律(Anderson-Schulz-Flory distribution)，各组分的选择性有理论的最高值。然而，如何使得CO加氢反应的产物富含芳烃还有待进一步研究。

因此，需要提供一种新的催化剂，以便于使得CO加氢反应的产物富含芳烃。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂，该催化剂用于CO加氢反应中时，可以保证产物中芳烃含量≥21％；最佳性能的催化剂可实现烃类产物中芳烃选择性≥40％。

本发明的第二个目的在于提供一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于调控CO加氢反应产物富含芳烃的催化剂，包括金属氧化物、芳构化反应活性金属和负载芳构化反应活性金属的分子筛；

所述金属氧化物为三氧化二铁；

所述芳构化反应活性金属包含以下一种或者多种：铜、钼、锆、锌、镓、钨。

本发明研究中发现，单独某种金属氧化物催化剂不能够满足对一氧化碳加氢反应产物分布的调控，通过制备含铁的双金属氧化物能够实现第一步反应-费托合成反应对低碳烯烃的高度选择，从而较好的推动芳构化金属/分子筛催化剂上芳烃的生成。

可选地，所述金属氧化物占催化剂总量的质量分数为10-50wt％，进一步地，示例性的金属氧化物占催化剂总量的质量分数包括但不限于10-34wt％、11-20wt％等。

所述芳构化反应活性金属占催化剂总量的质量分数为1-10wt％。进一步地，示例性的芳构化反应活性金属占催化剂总量的质量分数包括但不限于1-8wt％、1-6wt％等。

可选地，所述催化剂中还包含助剂，所述助剂包含以下一种或者多种：锰、钠、钾、铜、硫、锌。助剂的存在能够在一定程度上提高催化剂的反应性能，进而更好的推动芳构化金属/分子筛催化剂上芳烃的生成。其中，当助剂选自铜和/或锌时，芳构化反应活性金属也可以独立的选自这两种物质。