[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明公开了一种用于CO₂加氢制备低碳烯烃的串联催化体系及其应用，所述串联催化体系由装填于反应器上层的CO₂加氢制备C₂₊醇Cu基纳米催化剂和装填于反应器下层的C₂₊醇脱水制低碳烯烃的酸性分子筛组成，Cu基纳米催化剂与酸性分子筛的质量比为1:4～4:1，CO₂首先经上层Cu基纳米催化剂高效定向合成C₂₊醇中间体，再经下层酸性分子筛脱水制备低碳烯烃，保证高CO₂转化率的同时获得更高的C₂‑C₄低碳烯烃选择性，具有良好的工业化应用前景。

技术领域：

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种用于CO₂加氢制备低碳烯烃的串联催化体系及其应用。

背景技术：

二氧化碳是一种典型的温室气体，具有体量大、能量低、富氧等特点。近年来，随着经济的高速发展，大气中排放的CO₂浓度不断增加，导致全球平均气温持续上升，严重威胁到人类和各种生物的生存，如何高效、快捷、绿色、节能地处理CO₂已成为政府、企业和学术界共同关注的热点问题。CO₂催化加氢制备CO、甲烷、甲醇、甲酸等C₁化学品和二甲醚、低碳烯烃、低碳醇、长链烷烃及芳烃等液态燃料已成为CO₂转化和利用的主要途径。其中，C₂-C₄低碳烯烃是聚合物合成的基础化工原料，主要以不可再生的石油为原料进行生产。随着石油资源的不断消耗，研究和开发以CO₂为原料生产低碳烯烃极为符合国家的能源战略需求，同时为实现“碳达峰、碳中和”目标提供了一条切实可行的路径。

目前，CO₂加氢制备低碳烯烃的反应路径主要分为费托合成(Fisher-TropschSynthesis,FTS)路线和甲醇制烯烃(Methanol to Olefins,MTO)路线。费托合成路线是CO₂首先经逆水煤气变换反应(RWGS)还原形成CO中间体，CO再经费托合成加氢形成低碳烯烃，常用催化剂为Fe基、Co基或Rh基RWGS-FTS双功能催化剂；反应条件相对温和(300～350℃)，CO₂转化率高，但受FTS产物分布规律(Anderson-Schultz-Flory,ASF)的限制，CH₄含量高(＞15％)，低碳烯烃含量低，Fe基催化剂易团聚失活。中国专利CN 106031871 B报道了采用添加氧化物助剂的Fe₃O₄催化剂，在CO₂加氢反应显示了较高的CO₂的转化率，但低碳烯烃的选择性仅为28％。中国专利CN 112169799 A公开了采用碱金属和钴、镍或镁改性含Fe水滑石催化剂用于CO₂加氢制低碳烯烃，在CO₂转化率为32.5～43.5％时，低碳烯烃选择性为30.3～46.4％，但CH₄选择性高达9.8～19.8％。