[发明专利]合成气制烯烃的催化剂及其制备方法和在烯烃生产中的应用

说明书

本发明公开了一种合成气制烯烃的催化剂及其制备方法以及在烯烃生产中的应用，所述催化剂是以原子比计化学式如下的组合物：Fe₁₀₀Mn_aCr_bMg_cAl_dK_eO_x，上式中，表示原子配位的符号取值范围为：a取值20.0‑100.0，b取值5.0‑20.0，c取值20‑80.0，d取值50.0‑200.0，e取值1.0‑15.0，x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子数，其中Fe化合价为+3。是由Mg盐与Al盐共沉淀后，再分散到水中形成悬浊液，再将Fe、Mn和Cr盐溶解于水形成混合盐溶液后与沉淀剂并流入悬浊液中共沉淀，得到共沉淀物，经过干燥和焙烧成催化剂。这种催化剂选择性好，可联产低碳烯烃和α烯烃。

技术领域

本发明涉及一种合成气生产烯烃用的铁基催化剂，特别是由合成气直接制烯烃用的催化剂。

背景技术

烯烃是重要的化工原料，在国民经济中占有重要的地位，其中C₂-C₄的烯烃被称为低碳烯烃，这些低碳烯烃是合成塑料、纤维等各类化工产品的基础原料。而C₅以上的双键在端位上的直链α烯烃，主要应用于增塑剂、润滑油、洗涤剂等的合成。目前，烯烃的工业生产方法主要是以石油基衍生物为原料生产，如石脑油蒸汽裂解制低碳烯烃，乙烯齐聚或石蜡裂解制α烯烃。

近些年，随着我国石油资源的日益匮乏和石油需求的不断增长，我国原油对外的依存度不断增加。与原油不同，我国的煤炭资源非常丰富，采用煤气化产生的合成气(CO和H₂为主的混合气)为原料生产烯烃具有重要现实意义和经济价值，可以有效缓解烯烃产品过度依赖石油的局面。

目前，工业化的煤经合成气制烯烃技术有两种，第一种是煤制得的合成气先合成甲醇，然后甲醇再进一步制烯烃，这种技术采用多步操作，且获得的产品主要是乙烯和丙烯等低碳烯烃，要想获得高碳的α烯烃还需通过乙烯的齐聚来获得。第二种工业化的煤制烯烃方法是南非萨索尔公司的合成气高温费托工艺，其采用融铁催化剂，在300℃以上的反应温度下实现，融铁催化剂原料廉价，可以实现低碳烯烃27％，总烯烃59％的选择性(EnergyEnviron.Sci.,2011,4,1177)。尽管采用铁基催化剂，采用高温费托技术实现了既产低碳烯烃，又联产高碳α烯烃，但是，所获得的低碳烯烃和总烯烃的选择性低，这一不足限制了其作为烯烃生产所带来的价值。

CN 103212399A公开的锆基催化剂用于合成气制烯烃，单程转化率大于55％，C₂-C₄烯烃可达50％以上，但要采用稀土元素La、Ce等，成本较高。大连化学物理研究所申请的CN106466611A公开了一种“共沉淀—熔融法制备铁基催化剂、其制备方法及应用”，该方法为了提高低碳烯烃选择性、降低烷烃选择性，采用共沉淀—熔融法，虽然各低碳烯烃选择性达到30-51％，CO转化率达到92-98％，但总烯烃选择性还偏低，不超过60％，不能满足联产高碳α烯烃的要求，另外一个不足是甲烷选择性过高，实施效果中甲烷选择性不低于15％。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种合成气联产低碳和高碳α烯烃的催化剂。

本发明的提供的烯烃催化剂，是以原子比计化学式如下的组合物:

Fe₁₀₀Mn_aCr_bMg_cAl_dK_eO_x

上式中，表示原子配位的符号取值范围为：

a的取值范围为20.0-100.0。

b的取值范围为5.0-20.0。

c的取值范围为20-80.0。