[发明专利]一种核壳结构催化剂、其制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种核壳结构催化剂ZrO₂@FeCu‑K，包括ZrO₂、Fe元素、Cu元素和K元素；所述ZrO₂被包覆在含有Fe元素、Cu元素和K元素的壳的内部。并公开了该催化剂的制备方法，该方法制得的ZrO₂@FeCu‑K催化剂，具有比表面积大，孔容大，粒径大等物理特性。用于费托合成，能够有效的提升催化剂吸附的CO/H₂比例，使得费托合成反应产物向高碳组分移动，显著提高α‑烯烃选择性。

技术领域

本申请涉及一种核壳结构催化剂ZrO₂@FeCu-K、其制备方法及其应用，属于催化剂领域。

背景技术

费托合成是由煤、天然气或生物质得到的合成气通过催化剂合成烃类燃料。经过进一步分离后可得到液化石油气、航空燃油、汽油、柴油和低碳烯烃等特种燃料。α-烯烃(α-olefin，AlphaOlefins)指双键在分子链端部的单烯烃，分子式是R-CH＝CH₂，其中R为烷基。若R为直链烷基，则称为直链α-烯烃。α-烯烃按其碳链长度有不同的应用。较低碳链α-烯烃如C4(丁烯-1)、C6(己烯-1)和C8(辛烯-1)用作HDPE和LLDPE生产用共聚单体，占总消费量50％以上。C8(二异丁烯)生产辛基酚是生产子午线轮胎所必须的配套加工助剂。C8(辛烯-1)可以制辛烯基琥珀酸衍生物用作乳化剂，还可以和C12用作聚α-烯烃(PAO)生产润滑油。C9和C10用于制取无毒增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)，在电线电缆料中用量增长迅速。C12-C16用于生产洗涤剂。C14-C18用于生产AOS。C16-C18用于生产造纸上浆剂。大于C18的α-烯烃直接用于润滑剂和钻井液。C20+用于生产润滑油添加剂。C24+用于生产石蜡流变改性剂。此外α-烯烃还可用于生产其余多种精细化学品和功能化学品中间体，有制乳化剂、皮革处理剂、润滑油添加剂、防锈剂、织物整理剂、纸张用化学品等。

同时α-烯烃是汽车、机械工业和航天工业用合成润滑油剂的主要原料。由于产品性能优异，在军事工业中应用量也很大。它具有挥发度低、高粘度指数、低倾点、高闪点和良好的高温氧化性能，使用寿命比纯石油基产品长等特点。蜡裂解所得液态混合α-烯烃主要是C5-C18。在混合物中含有正构α-烯烃，异构α-烯烃，内烯烃及其它非烯烃。其中正构α-烯烃约占40，这样的原料聚合得到的聚α-烯烃合成润滑油，不但收率低，粘温性质差，其它各项性质与同粘度的矿物油相比，并无明显的优势。而据国外文献报道，用C8-C10为原料得到的聚α-烯烃合成润滑油，粘温性质、低温性质都极佳，对各种添加剂感受性良好，各项性质都大大优于同粘度的矿物油。可作为高档合成润滑油使用，其市场价格也比用宽范围混合原料生产得到的合成润滑油的价格高出许多倍。那么可以利用现有的蒸馏设备首先对混合α-烯烃进行分离，把它分成不同的馏份。取出C8-C10的馏份进行聚合。由蜡裂解制得的α-烯烃，虽然不如乙烯齐聚法所得α-烯烃的纯度高，但对窄馏份进行聚合，其操作条件要缓和的多，所得重合油经过加氢精制可得到稳定性好的聚α-烯烃合成润滑油。如果对于某些特殊用途用油，还可以根据具体需要调整，分离方案和工艺条件，使其可满足不同的使用要求。例如可把窄馏份的范围适当扩宽，用C8-C12或C8-C14馏份进行聚合。