[发明专利]用于合成气直接制低碳烯烃的耦合催化剂体系

说明书

本发明属于化学化工技术领域，具体为一种用于合成气直接制低碳烯烃的耦合催化剂体系，主要解决现有用于合成气制烯烃的催化剂低碳烯烃选择性不高的问题。催化剂将合成气制醇催化剂和醇制烯烃催化剂耦合，实现了合成气一步法直接制烯烃。合成气制醇催化剂为改进的钼基催化剂，分子通式为MoT_t‑X_aY_bZ_c，其中T选自S、O或C中的至少一种，X为Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd金属中的一种或多种，Y为Cr、Mn、Zn、La、Ce金属中的一种或多种，Z为碱金属中的一种或多种；醇制烯烃催化剂为具有CHA骨架结构分子筛。该催化剂较好地解决了如上问题，高效、连续、稳定地制取C_2‑4烯烃产物，可用于合成气制低碳烯烃的工业生产中。

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种用于合成气直接制低碳烯烃的耦合催化剂体系，尤其具体涉及一种用于合成气高效直接制乙烯丙烯的耦合催化剂体系。

背景技术

低碳烯烃(如乙烯、丙烯)是重要的化工原料，随着国民经济的增长，其消费需求也越来越大。尽管我国乙烯和丙烯的生产已具有相当规模，但消费自给率较低，供求矛盾仍很突出。随着石油资源的日渐减少，煤和天然气将逐渐取代石油成为新的燃料和化工原料来源，近年来，世界各大石油公司竞相开展清洁型燃料的合成气制烯烃工艺研究，以期占领低碳烯烃市场。

由于我国富煤缺油少气的资源禀赋，大力发展煤和生物质经合成气/甲醇制烯烃路线，替代以石油化工原料制烯烃路线，具有着重要的战略意义；从技术角度讲，洁净煤气化技术正蓬勃发展，生物质气化技术不断成熟，无论是催化剂还是工艺过程都有所改进，相信随着气化技术的不断发展，合成气制烯烃路线的经济性会愈发显著。

利用合成气制取低碳烯烃主要有两种工艺路线：一种是合成气直接制取低碳烯烃；一种是合成气经由甲醇或二甲醚间接制取低碳烯烃(MTO/MTP)。但从长远考虑，由合成气直接制取低碳烯烃的工艺比间接法更为经济。

目前，合成气直接制取低碳烯烃，主要以F-T催化剂为基础，现有技术公开了FeMnK、Fe/C、FeAl-ZSM-5等催化体系，均可作为合成气直接制取低碳烯烃的催化剂。

专利文献[CN103157489A]涉及用于合成气直接制低碳烯烃的催化剂及其制备方法和应用。发明采用并流沉淀法将Fe及助剂高度分散在自制碱性载体表面，催化剂负载量低，制作工艺简单，成本低于同类型产品。将催化剂用于合成气直接制取低碳烯烃，在合成气单程催化条件下CO转化率可达75-85％，气体有机产物中烯烷比达到4.5-6.0，烯烃重量到达到50-60％，液体产物98％以上是水。催化剂具有良好的抗磨性和耐压性，可用于浆态床与固定床的使用。本发明所涉及催化剂反应工艺条件为：温度200-500℃，压力0-5MPa，合成气空速600-2400h^-1。

专利文献[CN103331171A]提及一类用于合成气直接转化制取低碳烯烃并联产汽油的催化剂的制备方法及应用。该法以铁盐为前驱体，通过碳源预处理、分散混合、改性的气相沉积等步骤简单易行的制备方法，合成以含铁化合物为活性中心的能直接转化合成气到低碳烯烃并联产汽油的催化剂，催化剂活性与经济成本都具备工业化可能。

专利文献[CN1083415A]报道了由合成气(CO+H₂)高选择性制取乙、丙烯等低碳烯烃的催化剂是用MgO等ⅡA族碱土金属氧化物或高硅沸石分子筛(或磷铝沸石)担载的铁-锰催化剂体系，在强碱(IA族金属)K或Cs离子助剂作用下，具有良好的合成低碳烯烃性能，利用这种催化剂在压力为1.0-5.0MPa，温度为300-400℃的反应条件下，可高活性(CO转化率达90％以上)，高选择性(烯烃选择性达66％以上)地由合成气制取低碳烯烃。本发明的工艺流程，可直接由反应尾气经水吸收分离CO₂以及经中压油吸收分离C3、C4组分，然后，用苯与尾气中的烯浓度乙烯反应生产乙苯。其操作工序简单，适于推广应用。