[发明专利]一种合成气直接转化制汽油馏分烃的催化剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种合成气直接转化制汽油馏分烃的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂是由表面包裹多孔材料的甲醇合成催化剂和分子筛/金属改性分子筛组成的复合催化剂。合成气经上述复合催化剂催化转化可高选择性地生成液体燃料。

技术领域

本发明涉及一种合成气直接转化制汽油馏分烃的催化剂及其制备方法和应用。具体地说是以惰性多孔材料包裹的甲醇合成催化剂和分子筛/金属改性分子筛组成的复合催化剂，用于合成气直接转化为汽油馏分烃的反应。

技术背景

汽油，外观为透明液体，可燃，馏程为30℃至220℃，主要成分为C₅～C₁₂脂肪烃和环烷烃类，以及一定量芳香烃，汽油具有较高的辛烷值(抗爆震燃烧性能),它主要由石油炼制得到的直馏汽油组分、催化裂化汽油组分、催化重整汽油组分等不同汽油组分经精制后与高辛烷值组分经调和制得，主要用作汽车点燃式内燃机的燃料。然而，随着全球经济的高速发展，石油资源的消耗快速增长，液体燃料短缺已成为人们急待解决的问题，非石油路线获取汽油等液体燃料已成为人们研究和关注的重点。

合成气制备汽油馏分烃作为非石油资源制取液体燃料的一个重要中间过程，由于其成功开发可有效缓解石油资源短缺压力而备受重视。目前，合成气直接转化制汽油馏分烃的报道主要集中在费托合成技术的催化剂研究，如中科院山西煤炭化学研究所报道的CoZr/H-ZSM-5复合催化剂(Applied Catalysis A:General,2011年,408卷,38-46页),日本富山大学报道的介孔ZSM-5包裹Co基催化剂(Catalysis Communications，2014年，55卷,53–56页)，浙江大学报道的Co/M(Ru,Ni)/HZSM-5催化剂(Fuel，2013年，108卷，597–603页)等，这些报道的催化剂虽然改进了费托合成反应汽油馏分烃的选择性，但C₁₂+重质烃和甲烷等副产物仍然偏多。

合成气经二甲醚制备汽油馏分烃的技术也有报道，如俄罗斯科学院报道的合成气经二甲醚一步制汽油的工艺方法(Kinetics and Catalysis,2007年,48卷,6期,789-793页)，反应烃产物中汽油馏分烃可达60％左右，但反应条件苛刻，反应压力高达10Mpa；相关工艺还报道，该过程伴随强烈的水汽变换反应，CO₂选择性高达70-75％，导致CO合成烃转化效率很低(Journal of Chemical TechnologyBiotechnology,1998年,72卷,190-196页)。其他工艺如大连化物所报道的多段床层工艺(Fuel，2014年，134卷，11-16页)，报道的TIGAS(Integrated GAsoline Synthesis)工艺(Studies in Surface ScienceCatalysis,1988年,36卷,293页)，Primus Green公司(US20120116137A1)和PioneerEnergy公司(US20140172191A1)报道的合成气经甲醇/二甲醚制取汽油馏分烃的集成工艺过程，虽然汽油馏分烃选择性较高，但复杂的工艺流程无疑增加了该过程的成本。

本发明报道了一种合成气直接转化制汽油烃的催化剂，该发明可实现由煤基合成气直接高选择性转化为汽油馏分烃，该工艺将在降低对石油资源的依赖方面和环境保护方面作出较大贡献。

发明内容

本发明在现有技术基础上，开发了一种能将煤基合成气直接高效转化为汽油馏分烃的新型复合催化剂，通过该复合催化剂将合成气转化制甲醇过程和甲醇转化制汽油馏分烃过程耦合为一段工艺流程，生成的烃类产物中富含汽油馏分烃。

本发明催化剂具有以下技术特征：

1.本发明复合催化剂由表面包裹多孔材料的甲醇合成催化剂和分子筛/金属改性分子筛组成。