[发明专利]合成气直接制备低碳烃的铁碳骨架催化剂及其制备方法以及合成气制备低碳烃的方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种具有催化合成气直接制备低碳烃功能的铁碳骨架催化剂，所述催化剂包括铁碳骨架结构材料和负载于所述铁碳骨架结构材料上的非铁活性组分，其中，所述非铁活性组分为Cu、Ce、La、Mn、K和Zn中的至少一种，所述铁碳骨架结构材料中的Fe和所述非铁活性组分的重量比为1：0.1‑1。使用本发明提供的催化剂按照本发明提供的方法利用合成气直接制备低碳烃，CO转化率高，低碳烃产物选择性高，并且，本发明提供的催化剂和合成气直接制备低碳烃的方法能够适应H₂含量较低的生产环境，更加利于工业大规模生产使用。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种具有催化合成气直接制备低碳烃功能的铁碳骨架催化剂及其制备方法、合成气制备低碳烃的方法和应用。

背景技术

合成气的原料来源广泛，其中，天然气是合成气的重要来源之一。随着全球天然气资源价格的逐渐降低，辅以相对成熟的天然气重整制合成气技术，开发高效的合成气直接制低碳烃工艺将为石油化工领域未来的经济增长提供重要的技术支撑。

开发出适合大规模工业生产的催化剂无疑对合成气制备烯烃产业是至关重要的。目前，合成气制备烯烃主要依赖低温费托反应进行生产，以Fe为主催化剂的低温费托反应催化剂为目前常用的工业生产催化剂类型。然而，现有的以Fe为主催化剂的产品在实际反应过程中通常需用原料气中CO对活性组分Fe进行还原，生成铁碳化合物，再进行催化反应生成低碳烃，随着反应进行，其活性逐渐降低，因此总体而言其转化率，选择性以及催化剂寿命都还需进一步提高。

此外，低温费托反应的理想CO/H₂比例为1/2，而实际生产中采用的合成气往往具有H₂含量不足的问题，造成产率的进一步下降。因此，亟需开发一种能够适应较低H₂含量，并且产率高、选择性好的合成气催化剂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的存在的上述问题，提供一种具有催化合成气直接制备低碳烃功能的催化剂及其制备方法、合成气制备低碳烃的方法和应用。本发明提供的催化剂具有产率高，低碳烃选择性好，并且能够较好适应实际生产中合成气H₂含量不足的生产条件的特点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种具有催化合成气直接制备低碳烃功能的铁碳骨架催化剂，所述催化剂包括铁碳骨架结构材料和负载于所述铁碳骨架结构材料上的非铁活性组分，其中，所述非铁活性组分为Cu、La、Ce、Mn、K和Zn中的至少一种；

其中，所述铁碳骨架结构材料中的Fe和所述非铁活性组分的重量比为1：0.1-1。

本发明第二方面提供一种具有催化合成气直接制备低碳烃功能的铁碳骨架催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)合成铁碳骨架结构材料；

(2)将非铁活性组分通过浸渍的方法负载于步骤(1)合成的所述铁碳骨架结构材料上，获得所述催化剂。

本发明第三方面提供由上述方法制备获得的催化剂。

本发明第四方面提供一种合成气制备低碳烃的方法，所述方法包括在合成气制备低碳烃的条件下，将催化剂与原料气进行接触，其中，所述催化剂为如上所述的催化剂，所述原料气包含水和合成气。

本发明第五方面提供上述催化剂、制备方法以及合成气制备低碳烃的方法在合成气制备低碳烃中的应用。

通过上述技术方案，尤其是使用本发明提供的催化剂按照本发明提供的方法利用合成气直接制备低碳烃，具有产物选择性高、收率高的特点，并且，本发明提供的催化剂和合成气直接制备低碳烃的方法能够适应H₂含量较低的生产环境，更加利于工业大规模生产使用。

附图说明

图1是实施例1中载体A1的扫描电镜图；