[发明专利]一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂，包括：载体和活性组分，其中，所述活性组分包括复合金属氧化物，所述复合金属氧化物中包含Fe、元素A、元素B和元素C，其中，所述元素A选自Zr、Cr、Sc和Y中的至少一种；所述元素B选自Ga、Ge、In和Sn中的至少一种；所述元素C选自Li、Na、K和Rb中的至少一种。该催化剂具有低碳烯烃选择性高和易于成型的优点。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

由于全球石油资源的日渐缺乏，发展低碳烯烃工业仅仅依靠石油轻烃为原料的管式裂解炉工艺会遇到越来越大的原料难题，低碳烯烃生产工艺和原料必须多元化。如果能利用丰富的煤炭资源，通过造气制取合成气(一氧化碳和氢气的混合气)，发展合成气生产低碳烯烃的石油替代能源技术，必将对解决能源问题具有重大意义。

合成气生产低碳烯烃的关键技术是高效催化剂的开发。

专利CN101219384A中的催化剂使用的铁盐为硝酸铁，锰盐为硝酸锰，钾盐为碳酸钾，活性炭为椰壳炭，催化剂需进行高温焙烧和钝化处理，制备过程复杂，成本较高，且只能用于固定床反应，不利于大规模流化床工业化生产。

专利CN109647425A中以通式为Fe₁₀₀Mn_aZn_bA_cK_dO_x的组合物作为催化剂的活性组分，其中A包括选自IVB元素中的至少一种或包括选自稀土元素中的至少一种。该技术方案中，催化剂的转化率和选择性较低，且制备过程中没有粘合剂，催化剂细颗粒成型困难，粒径大小难以控制。

综上所述，目前亟需开发一种具有较高的低碳烯烃选择性和易于成型的催化剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中合成气生产低碳烯烃反应中低碳烯烃选择性低和微球成型困难的问题，提供一种新的微球型Fe基催化剂，该催化剂具有低碳烯烃选择性高和易于成型的优点。

本发明要解决的技术问题之二是提供上述技术问题之一的催化剂的制备方法，以利于大规模流化床工业化生产。

本发明要解决的技术问题之三是提供采用上述技术问题之一的催化剂的应用。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：

一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂，包括：载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述活性组分包括复合金属氧化物，所述复合金属氧化物中包含Fe、元素A、元素B和元素C，其中，

所述元素A选自Zr、Cr、Sc和Y中的至少一种；

所述元素B选自Ga、Ge、In和Sn中的至少一种；

所述元素C选自Li、Na、K和Rb中的至少一种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述复合金属氧化物中，元素A与Fe的摩尔比为(0.1～20):1；和/或元素B与Fe的摩尔比为(0.1～0.5):1；；和/或元素C与Fe的摩尔比为(0.01～0.5):1。

根据本发明，在本发明的一些具体的实施方式中，所述复合金属氧化物可以用通式FeA_aB_bC_cO_x表示，其中，A、B和C具有上述元素A、元素B和元素C相同的指代意义，a为元素A与Fe的摩尔比，a的取值为0.1～2.0；b为元素B与Fe的摩尔比，b的取值为0.1～0.5；c为元素C与Fe的摩尔比，c的取值为0.01～0.5；x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子摩尔数。