[发明专利]一种合成气制烯烃的铁基催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种合成气制烯烃的铁基催化剂及其制备方法和用途。所述铁基催化剂包括铁金属氧化物、锰金属氧化物、可选的金属氧化物助剂以及结构助剂；铁元素和锰元素的摩尔比为1：0.1~10；所述可选的金属氧化物助剂中金属元素选自过渡金属和碱土金属中的至少一种；铁元素与金属氧化物助剂中金属元素的摩尔比为1:0～5；结构助剂为载体，占催化剂的总质量分数为10~80%。该催化剂在浆态床反应操作中性能稳定，可在中高温度下如250‑300℃下操作，合成气转化能力较高，总烯烃选择性较高。

技术领域

本发明涉及一种用于合成气制备α-烯烃联产低碳烯烃的铁基催化剂及其制备方法和用途，特别是在浆态床合成工艺中的应用，具有产物中总烯烃选择性高的特点。

背景技术

直链烯烃是一类重要的工业原料，按碳数分为低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)和α-烯烃(通常指C5以上)。低碳烯烃是石油化工生产最基本的原料，可以用于生产聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、环氧乙烷、丁苯橡胶等大宗商品，具有广泛的应用需求；而α-烯烃则主要应用于增塑剂、润滑油、洗涤剂等的合成，具有很高的附加值。

目前，低碳烯烃的生产90％以上仍然主要来自于石脑油的蒸汽裂解工艺，而石油路线由于原料组成的复杂多变，裂解工艺设计繁杂，产品结构不够理想，特别是石油基路线的裂解产量和品质越来越难以满足日益增长的低碳烯烃需求，因而从合成气出发制备低碳烯烃，成为一个非常重要的技术路线。

α-烯烃目前主要通过乙烯齐聚法和石蜡裂解法制备。石蜡裂解法主要采用脱油精制蜡为原料，石蜡裂解方法所得的是奇、偶数碳的混合烯烃，产品杂质多、质量差，至80年代中期，国外运用石蜡裂解法的装置几乎全部停产；乙烯齐聚法所得的产品全部含偶数碳，质量较好，是国外主要的生产路线。工业上越来越趋于采用乙烯齐聚工艺。目前国内主要采用石蜡裂解法、萃取分离法生产α-烯烃，产品产量和质量与国外相比有很大的差距。近年来，也有不少研究人员尝试从合成气来一步制备α-烯烃，但大多烯烷产物分布不够理想。

随着世界能源结构向煤和天然气偏移，从合成气出发制备优质的烯烃产品来补充市场需求越来越成为一个重要的技术研究方向。

目前从合成气出发制备烯烃主要有以下两种技术路线：

1、从合成气制备甲醇，再从甲醇制烯烃的MTO路线，主要产物是低碳烯烃，属于间接法制备。国际上，主要有美孚(Mobil)公司采用ZSM-5分子筛催化剂的MTO技术；BASF采用沸石分子筛催化剂的MTO技术；UOP采用基于SAPO-34的MTO-100催化剂的MTO技术，目前有工业化运行经验；而国内主要有大连化物所的DMTO技术，已经开始工业化。

2、从费托路线出发，一步法制备烯烃。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成气制烯烃的铁基催化剂及其制备方法和用途。该催化剂在浆态床反应操作中性能稳定，可在中高温度下如250-300℃下操作，合成气转化能力较高，总烯烃选择性较高。

本发明第一方面提供一种合成气制烯烃的铁基催化剂，包括铁金属氧化物、锰金属氧化物、可选的金属氧化物助剂以及结构助剂；铁元素和锰元素的摩尔比为1：0.1～10，优选为1：0.2-5，如1：0.1～0.2、1：0.2～0.33、1：0.33～0.5、1：0.5～1、1：1～2、1：2～3、1：3～4、1：4～5、1：5～6、1：6～7或1：7～10；所述可选的金属氧化物助剂中金属元素选自过渡金属和碱土金属中的至少一种；铁元素与金属氧化物助剂中金属元素的摩尔比为1:0～5，优选为1:0～1，如1:0～0.05、1:0.05～0.08、1:0.08～0.1、1:0.1～0.2、1:0.2～0.3、1:0.3～0.4、1:0.4～1、1:1～3或1:3～5；结构助剂为载体，占催化剂的总质量分数为10～80％，如10～15％、15～20％、20～25％、25～30％、30～50％或50～80％。