[发明专利]用于合成气制低碳烯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合成气制低碳烯烃的催化剂，包括如下组分：a)铁元素或其氧化物；b)锰元素或其氧化物；c)选自VB族元素中的至少一种元素或其氧化物；d)选自稀土元素中的至少一种元素或其氧化物；e)载体；其中，所述催化剂表面以X射线光电子能谱表征的铁元素与锰元素的重量比(M_Fe/M_Mn)_XPS为0.8‑1.5，优选为1.0‑1.5。根据X射线光电子能谱表征的结果，催化剂表面的铁元素全部为三价，锰元素全部为三价。组分a)的重量份为5‑30份，组分b)的重量份为10‑50份，组分c)的重量份为1‑15份，组分d)的重量份为1‑10份，组分e)的重量份为5‑40份。本发明的催化剂用于合成气制低碳烯烃反应时，具有CO转化率高以及低碳烯烃选择性高的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用，属于烯烃制备领域。

背景技术

费托(Fascher-Tropsch)合成是指合成气(主要成分为CO和H2)在催化剂的作用下直接合成有机物的过程，是合成气转化的一个重要途径，也是合成气制备低碳烯烃采用的技术路线之一。

以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是非常重要的基本有机化工原料，用合成气直接制取低碳烯烃可拓宽原材料来源，将以原油、天然气、煤炭和可再生材料为原料生产合成气，可以为基于高成本原料如石脑油的蒸汽裂解技术方面提供替代技术。

合成气制低碳烯烃的催化剂主要是铁系催化剂，添加适宜的过渡金属，可以增强活性组分与碳的键能，抑制甲烷生成，提高低碳烯烃选择性；添加镧系元素等电子促进助剂，促使CO化学吸附热增加，吸附量也增加，而氢吸附量减小，结果低碳烯烃选择性增加。北京化工大学所申报的专利申请号01144691.9中，采用激光热解法结合固相反应组合技术制备了以Fe₃C为主的Fe基纳米催化剂用于合成气制低碳烯烃，并取得了不错的催化效果，但是由于需要使用激光热解技术，制备工艺繁琐，原料采用Fe(CO)₅，催化剂成本很高，工业化困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中合成气制低碳烯烃CO转化率低和产物中低碳烯烃选择性低的问题，提供一种新的合成气制低碳烯烃的催化剂及其方法，该催化剂用于合成气制低碳烯烃反应时，具有CO转化率高以及低碳烯烃选择性高的优点。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂，包括如下组分：

a)铁元素或其氧化物；

b)锰元素或其氧化物；

c)选自VB族元素中的至少一种元素或其氧化物；

d)选自稀土元素中的至少一种元素或其氧化物；

e)载体；

其中，所述催化剂表面以X射线光电子能谱表征的铁元素与锰元素的重量比(M_Fe/M_Mn)_XPS为0.8-1.5，优选为1.0-1.5。

根据本发明的优选实施方式，根据X射线光电子能谱表征的结果，催化剂表面的铁元素全部为三价，锰元素全部为三价。

根据本发明的优选实施方式，所述VB族元素包括V和Nb中的至少一种。

根据本发明的优选实施方式，所述稀土元素包括Ce和Sm中的至少一种。

根据本发明的优选实施方式，所述组分a)的重量份为5-30份，组分b)的重量份为10-50份，组分c)的重量份为1-15份，组分d)的重量份为1-10份，组分e)的重量份为5-40份。

根据本发明的优选实施方式，所述组分e)为二氧化钛。

根据本发明的另一个方面，提供了上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：