[发明专利]一种合成气制取低碳烯烃的方法

说明书

本发明提供了一种合成气制取低碳烯烃的方法。方法为：将CO、H₂通入第一反应器中，在分子筛负载Fe‑Mn‑K催化剂的催化下发生催化氢化反应，生成第一混合产物；所述分子筛负载Fe‑Mn‑K催化剂中，负载组分Fe、Mn、K的摩尔比为20～30:1.5～2.5:1；将所述第一混合产物通入第二反应器中，在ZSM‑5择形分子筛的催化下发生催化裂解反应，生成第二混合产物；从第所述二混合产物中分离出低碳烯烃。本发明能够解决现有技中CO转化率和低碳烯烃选择性无法兼顾的问题，并且工艺中灵活性高，可以根据乙烯、丙烯、丁烯的市场行情，在一定范围内合理调节产品分布，具有操作简单、增效明显的特点。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其是涉及一种合成气制取低碳烯烃的方法。

背景技术

乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃是重要的基本有机化工原料，随着化学工业的发展，其需求量愈来愈大。迄今为止，制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的途径主要通过轻油裂解过程，随着全球范围内石油资源的日益枯竭，未来的能源结构势必发生转移。与石油资源相比，煤和天然气资源相对丰富，开发以煤和天然气为主的低碳烯烃生产工艺具有重要的意义。从合成气(可由天然气和煤转换得到)直接制取乙烯、丙烯技术的开发，不仅可减少对石油资源的依赖，而且对一些富煤缺油地区化学工业的发展有着重要意义。我国能源的特点是富煤、少气缺油，开发由煤/天然气经合成气转化为石油产品的过程，不但可以减少能源上对国外的依赖，而且对于解决燃煤引起的环境污染问题具有重要的意义。

将合成气经过催化剂作用转化为液态烃的方法是1923年由德国科学家FransFischer和Hans Tropsch发明的，简称F-T合成，即CO在金属催化剂上发生非均相催化氢化反应，生成以直链烷烃和烯烃为主的混合物的过程。二十世纪90年代以来，石油资源日趋短缺和劣质化，同时煤炭和天然气探明储量却不断增加，费托合成技术再次引起广泛关注。经过几十年的发展，费托合成催化剂也得到了长足的发展，目前常用的催化剂，从活性组分上来说分为两大类：铁基催化剂和钴基催化剂。合成工艺从所使用的反应器类型分为三大类：固定床费托合成工艺，流化床费托合成工艺(有早期的循环流化床以及以后在循环流化床基础上发展出来的固定流化床)以及浆态床费托合成工艺。其中的固定床与浆态床一般应用于低温费托工艺，多用于重质油以及蜡的生产，而流化床则更适用于生产较为轻质的烃类的高温费托工艺。

大规模工业应用的合成气制烯烃项目则采用间接合成法，主要有MTO和MTP工艺，这两个技术主要通过煤或天然气制备合成气后，先转化为甲醇，然后通过甲醇进一步反应制备低碳烯烃，该技术具有技术成熟，烯烃选择性高的优点，近十年迅速在国内建成并投产，目前已初步具备与传统石脑油裂解制备乙烯、丙烯相抗衡的能力。但该技术流程相对复杂，能源利用率偏低，且操作能耗及费用相对较高，另外随着环评指标的逐步提高、碳税的征收，该技术路线未来将面临越来越严峻的考验。

为了解决上述问题，合成气直接生产低碳烯烃，已成为费托合成催化剂开发的研究热点之一。但合成气直接生产烯烃主要面临烯烃选择性低及产物分布的有效控制等问题。由于F-T合成制烯烃是强放热反应，容易引起局部过热而促进甲烷化以及二氧化碳的生成和积碳的发生，降低总烯烃收率；此外，F-T合成过程中烯烃作为一种中间产物，极易发生二次加氢反应转化为饱和烷烃，从而导致低碳烯烃的选择性较低。已公开的F-T合成制烯烃工艺多数是通过提高CO转化率提高低碳烯烃的收率，但低碳烯烃的选择性并没有实质提高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成气制取低碳烯烃的方法，所述的方法能够解决现有技中CO转化率和低碳烯烃选择性无法兼顾的问题，并且工艺中灵活性高，可以根据乙烯、丙烯、丁烯的市场行情，在一定范围内合理调节产品分布，具有操作简单、增效明显的特点。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种合成气制取低碳烯烃的方法，包括以下步骤：