[发明专利]一种工业级催化加氢制低碳烯烃催化剂的制备工艺和应用

说明书

本发明公开一种工业级催化加氢制低碳烯烃催化剂的制备工艺和应用，包括以下单元操作：金属盐通过机械搅拌溶解于合成母液中；配沉淀剂在低温搅拌状态下金属盐溶液与沉淀剂进行低温沉淀反应；沉淀结束后的物流通过板框压滤机进行固液分离；收集滤饼通过鼓风将滤饼干燥；干燥后的滤饼粉碎后在回转炉中煅烧，即得到催化剂；催化剂反应时，先通过还原性气氛进行活化，后用于CO/CO₂加氢反应，可以得到高的催化活性及低碳烯烃选择性；本发明的制备工艺操作简单、易于生产，采用“自下而上”的晶体生长模式，利用低温环境及高粘度的合成母液，抑制晶体生长及团聚，所得催化剂晶体粒径小、缺陷高，经过活化后，催化加氢反应活性强，烯烃选择性高。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，尤其涉及催化剂的工业级制备领域，具体涉及一种工业级催化加氢制低碳烯烃催化剂的制备工艺和应用。

背景技术

乙烯、丙烯和丁烯（C2-C4低碳烯烃）是我国化学工业生产中重要的基础化工原料。乙烯和丙烯通过聚合、歧化等可以得到聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈及氯乙烯等，进一步加工即可制得薄膜制品、高聚纤维、电缆及管材等精细日化品。C2-C4低碳烯烃广泛的用途对应的是我国供应的严重不足。目前，低碳烯烃的主要来源仍为石油的催化裂解，而我国的能源结构为典型的“富煤、缺油、少气”型，因而开发由煤制合成气（CO+H₂）为原料通过费托合成（FTS）制备C2-C4的低碳烯烃（FTO反应），作为非石油化工生产工艺路线具有重要的研究意义。费托合成反应产物复杂且具有多样性，分布遵从ASF（Anderson- Scholz-Flory）规律，低碳烯烃选择性差。增进FTO反应的效率，增加低碳烯烃的产率，研发催化活性好、选择性高的催化剂是核心关键。

同时，由于我国目前能源供给主要依赖于煤炭（约占70%）等化石能源，2016年全国CO₂总量达93亿吨，其中能源粗放型—钢铁、水泥、化工三大行业CO₂排放量达到40~45亿吨，占全国碳排放量的50%，并且仍将持续增长，到2020年由环境污染造成的经济损失将占GDP的13%，低效率利用化石能源不仅会造成严重的环境污染，加剧温室效应，也会造成重大的能源安全隐患，严重阻碍我国经济可持续发展并影响我国的国际形象。发展CO₂转化和利用技术，可缓解CO₂的排放以及调整地区产业结构，这对我国的可持续能源发展战略和CO₂气体的减排有着重要意义。CO₂加氢合成低碳烯烃是合理利用CO₂的最有效途径之一，而且其上下游产业链及技术链趋于成熟。针对我国CO₂工业废气排放点源集中的特点，结合煤焦化过程中氢源价格相对低廉的优势，开展对CO₂直接加氢制备低碳烯烃的催化反应体系开发及过程放大关键性技术研发，将可有效缓解我国CO₂减排压力的同时还为其资源化高效利用提供新途径。

专利CN103331171A提供了一种用于合成气制取低碳烯烃的催化剂的制备工艺及应用，以铁盐为前驱体，通过碳源预处理、分散混合、改性的气相沉积等在步骤合成以含铁化合物为活性中心的能直接转化合成气到低碳烯烃并联产汽油的催化剂。

专利CN104907080A公开了一种铁基催化剂及其制备工艺和应用，采用热溶剂法制备金属掺杂的尖晶石结构四氧化三铁纳米初级晶粒团簇的单分散微球，可用于煤基合成气制备低碳烯烃。

专利CN110575833A公开了一种用于合成气直接制取低碳a-烯烃的催化剂及其制备工艺，采用低温共沉淀的方式，将铁元素和第二金属元素和表面活性剂混合，在-20~-5^oC与沉淀剂混合得到沉淀物，并浸渍铬、铈、钠、钾等干燥、煅烧后得到合成气直接制低碳a-烯烃的催化剂。