[发明专利]一种多功能固体催化剂

说明书

技术领域

本发明提供一种多功能固体催化剂，具体涉及一种滚动成型的具有核壳结构的用于甲醇制柴油的固体催化剂。

背景技术

甲醇分解为合成气的反应（CH3OH→CO+2H2）是一个吸热的反应，是在铜系催化剂上进行的。由合成气经费托合成制取柴油组分的过程是一个放热的过程，低温高压是有利于费托合成制取柴油的，实际生产操作过程中，费托合成是在200℃至250℃之间的，并且通过各种取热工艺将反应热带出反应器。

将甲醇分解得到的合成气经过费托合成转变为柴油，这条工艺路线在煤制甲醇市场相对过饱和的情况下，可以将一部分的甲醇转化成柴油燃料，形成一条与甲醇制汽油工艺相并行的，拓宽煤化工的应用面的新工艺。该工艺需要两种作用的催化剂协同作用，也就是甲醇分解催化剂和费托合成催化剂，双功能催化剂是一种实现该工艺的途径。制备双功能催化剂的方法有多种，有的是将具有不同催化功能的组分均匀混合在一起成型的，例如粉体共混后成型或者共浸渍制备。通过上述方式制备出的催化剂，催化剂中各种组分之间往往存在强烈的相互作用，而改变了原有以单独形式存在的活性组分的功能，也就是说混合后形成的催化剂的功能不是原来各自催化功能的叠加，而是发生了质的改变。显然对于甲醇分解制合成气再费托合成得柴油的工艺来说，这样的催化剂制备方法是不合适的。而另一种制备双功能催化剂的方法是采用滚动成型的方法制备的具有核壳结构的催化剂。在滚动成型的过程中，不同时间加入含有不同活性组分的粉体，会在催化剂颗粒中形成具有径向分层的结构，不同活性组分分布在不同的径向深度里，这也就形成了同一催化剂颗粒中具有多种催化功能的不同区域，而不同功能的活性组分之间只有一个球面的接触空间，因此不同的活性组分之间的相互影响甚小。这样的制备方法对于甲醇制备柴油来说是可行的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以将甲醇转化为富含直链烃的高品质柴油的具有核壳结构的固体催化剂。该催化剂是采用滚动成型的方法制备的，外壳层为具有费托合成功能催化剂组分，而内核为具有甲醇分解功能的催化活性组分。

将甲醇转变为柴油的过程，其实一个是将甲醇分解为合成气的过程与合成气经过费托合成反应转变为柴油过程串联在一起的连串反应。本发明提供的一种滚动成型的催化剂，同时具有分解甲醇为合成气的能力和将合成气转化为柴油的能力，因此，本发明提供的这种催化剂具有双催化功能的。

另一方面，甲醇分解为合成气的反应是一个吸热的反应，而合成气经费托合成转变为柴油组分的过程是一个放热的过程，本发明通过滚球成型的方法，把两种催化功能的组分整合在同一催化剂颗粒内，并使得它们在发挥各自催化作用的同时，由于添加了导热助剂石墨，提高了催化剂颗粒内进行的放热和吸热反应之间的热量交换效率，让甲醇分解过程能更好的利用费托合成释放的反应热，从而降低了整个工艺的能耗，也提高了平衡转化率和目标产物的选择性。因此，本发明提供的这种滚动成型的催化剂，不仅具有双功能催化性能，还具有耦合吸、放热过程的换热功能，是一种多功能催化剂。

在滚动成型的过程中，具有不同催化功能的组分的粉末是按照时间顺序先后加入的，首先是将具有甲醇分解功能的组分的粉末和石墨混合均匀后加入成球机内，当该组分形成的厚度达到所需数值后，再用均匀混合有石墨和具有费托合成功能的组分的粉末继续滚动成型，至颗粒达到所需直径后，成型完成。再经过干燥和焙烧过程，催化剂就制备完成了。

本发明中除了导热助剂石墨外，还添加了其他的助剂，包括碱金属，碱土金属和镧系金属的组分，碱金属具有电子助剂的作用，例如钾，它能调节催化剂表面活性位上的形态，从而改变活性位上的化学吸附性能以调节催化剂的选择性，而碱土金属和镧系金属组分可起到提高表面活性位的分散度，稳定活性位在反应过程中的形态的作用，也就是结构助剂的作用。

本发明提供一种多功能固体催化剂可以将甲醇直接转化为富含柴油组分的产物，且比其他的机械混合或者化学混合方法制备出的催化剂具有更高的柴油选择性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进行进一步的说明。

下面的实施例仅用于详细解释说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1