本發明專利技術公開了一種用負載型催化劑實現合成氣一步法制備低碳烯烴的方法。本發明專利技術包括如下步驟：1.將制備好的負載型催化劑加入反應管中，用氮氣稀釋的氫氣還原負載型催化劑2～8小時，其中氫氣與氮氣的體積比為1:2～19；還原溫度為250～280℃；2.還原結束后將反應管降至常溫，用合成氣升壓反應體系至預定的反應壓力，再升溫至反應溫度進行反應；預定的反應壓力為1～10MPa；合成氣包括H2和CO，且H2和CO組成的體積比為1～6:1；反應溫度為200～500℃；反應體系的進料體積空速為1000～10000h-1。本發明專利技術簡化了工藝路線，提高了CO的轉化率和乙烯、丙烯的選擇性，延長了復合催化劑的使用壽命。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于低碳烯烴合成的催化劑研究領域，尤其涉及一種。
技術介紹
低碳烯烴特別是乙烯、丙烯，是重要的化工原料。我國的石油相對不足，用煤作原料開發替代石油資源生產低碳烯烴的路線是必然的選擇，該路線采用兩步法進行，即先由合成氣制取甲醇，再由甲醇合成低碳烯烴。對于甲醇合成反應，銅基催化劑是目前工業合成甲醇的最優催化劑之一。組成為銅鋅鋁氧化物的催化劑具有選擇性高、副產物少和操作條件要求較低的優點，近年來被作為甲醇催化劑得到了廣泛應用和諸多關注。然而，銅鋅鋁催化劑仍存在許多問題，主要為熱穩定性差、易中毒和催化活性不高。對于甲醇制烯烴反應(ΜΤ0),其催化劑以SAPO分子篩和ZSM-5分子篩的研究最為成熟。如SAP0-34分子篩在催化MTO反應時，可使甲醇轉化率達100%，且其孔道結構可有效抑制高碳產物的生成。相對于費托合成制備低碳烯烴，兩步法制備雖然可大大提高合成氣的轉化率和目標產物的選擇性，但明顯工藝路線比較長。為簡化工藝路線，目前已有許多學者致力于雙功能催化劑的研究。通過一定的制備方法和工藝，雙功能催化劑可以實現同時具備兩種催化活性中心，催化兩類反應，實現兩步反應的耦合，從而達到簡化工藝路線的目的。雙功能催化劑主要采用浸潰法、離子交換法等制備。Liu等(Journal of Catalysis, 1999，181,pl75)采用連續浸潰法制備了不同負載量的Mo/HZSM-5負載型催化劑，以用于甲烷直接制備芳香烴，并在分子篩硅鋁比為40時，可使目標產物的選擇性達到60%以上。本專利技術涉及的負載型催化劑是一種將兩個連串反應耦合在一起的雙功能催化劑，其主要原理是反應物首先在催化劑表面的金屬活性位上進行第一步反應，得到的中間產物直接接觸催化劑表面的酸性活性位點并進行第二步反應，使得兩個反應得以耦合，且使得化學平衡不斷向生成物方向移動，提高整體催化活性。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有技術的不足，提供了一種。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案如下: 步驟1.將制備好的負載型催化劑加入反應管中，用氮氣稀釋的氫氣還原負載型催化劑2 8小時，其中氫氣與氮氣的體積比為1:2 19 ;還原溫度為250 280°C ； 步驟2.還原結束后將反應管降至常溫，用合成氣升壓反應體系至預定的反應壓力，再升溫至反應溫度進行反應； 所述預定的反應壓力為I IOMPa ;合成氣包括H2和CO，且H2和CO組成的體積比為I 6:1 ;反應溫度為200 500°C ;反應體系的進料體積空速為1000 IOOOOh'所述的合成氣一步法制備低碳烯烴的負載型催化劑，以甲醇制烯烴反應(MTO)的催化劑為載體；將甲醇合成反應中的催化劑的活性成分負載在載體上；負載成分與載體的質量比為1:1 10。所述的MTO反應的催化劑采用水熱合成法制備，甲醇合成反應中的催化劑的活性成分采用等體積共浸潰法或連續浸潰法進行負載。所述的MTO反應的催化劑為ZSM-5分子篩或SAPO系列分子篩。所述的甲醇合成反應中的催化劑的活性成分為氧化銅和氧化鋅，并添加如下助劑中的一種或幾種:氧化鋯、氧化鋁、氧化鎳、氧化鈷、氧化鈰、氧化鐵、氧化錳、氧化鎂、氧化隹丐、氧化鈦、氧化fL、氧化鉻、氧化銀、氧化鑰、氧化錫。所述的負載型催化劑，通過負載成分與載體的質量比的改變，調節合成氣一步法制低碳烯烴的反應結果。所述的步驟2中的產物可通過氣相色譜在線分析。本專利技術有益效果如下: 本專利技術采用負載型催化劑，將甲醇合成與MTO反應兩個反應耦合在一個反應器中進行反應，簡化了工藝路線，上一步反應的生成物作為下一步反應的反應物，可以通過不斷打破甲醇合成反應的化學反應平衡促使反應一直向生成物的方向進行，提高CO的轉化率和乙烯、丙烯的選擇性。催化劑表·面生成的甲醇可直接接觸催化劑表面酸活性位點而進行MTO反應，提高了目的產物產率；分子篩獨有的孔道結構還具有分子篩分作用，降低高碳產物生成，從而抑制催化劑結焦失活，延長復合催化劑的使用壽命。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術做進一步闡述。實施例1 步驟1.將制備好的負載型催化劑加入反應管中，用氮氣稀釋的氫氣還原負載型催化劑6小時，其中氫氣與氮氣的體積比為1:2 ;還原溫度為250°C ； 步驟2.還原結束后將反應管降至常溫，用合成氣升壓反應體系至預定的反應壓力，再升溫至反應溫度進行反應； 所述預定的反應壓力為IMPa ;合成氣包括H2和CO，且H2和CO組成的體積比為1:1 ;反應溫度為500°C ;反應體系的進料體積空速為IOOOOh'所述的合成氣一步法制備低碳烯烴的負載型催化劑，以甲醇制烯烴反應(MTO)的催化劑即SAP0-34分子篩為載體；將甲醇合成反應中的催化劑的活性成分即氧化銅、氧化鋅和助劑成分氧化鋯、氧化鋁、氧化鎳負載在載體上；負載成分與載體的質量比為1:1。所述的MTO反應的催化劑即SAP0-34分子篩采用水熱合成法制備，按Al2O3 =P2O5:SiO2 =Et3N =H2O的摩爾比為3:3:5:2:200配制合成液，在200°C水熱反應48h，抽濾、洗滌、烘干和焙燒后得到SAP0-34分子篩。所述的甲醇合成反應中的催化劑的活性成分即氧化銅、氧化鋅和助劑成分氧化鋯、氧化鋁、氧化鎳采用等體積共浸潰法進行負載，根據計算結果，配制銅鋅鋯鋁鎳的硝酸溶液，浸潰后干燥、焙燒即得到浸潰銅鋅鋯鋁鎳的SAP0-34分子篩負載型催化劑。本實施例中CO轉化率為35%，乙烯和丙烯的選擇性為97%。實施例2步驟1.將制備好的負載型催化劑加入反應管中，用氮氣稀釋的氫氣還原負載型催化劑8小時，其中氫氣與氮氣的體積比為1:19 ;還原溫度為260°C ； 步驟2.還原結束后將反應管降至常溫，用合成氣升壓反應體系至預定的反應壓力，再升溫至反應溫度進行反應； 所述預定的反應壓力為3MPa ;合成氣包括4和CO，且4和CO組成的體積比為1:6 ;反應溫度為200°C ;反應體系的進料體積空速為400( '所述的合成氣一步法制備低碳烯烴的負載型催化劑，以甲醇制烯烴反應(MTO)的催化劑即ZSM-5分子篩為載體；將甲醇合成反應中的催化劑的活性成分即氧化銅、氧化鋅和助劑成分氧化鈷、氧化鈰負載在載體上；負載成分與載體的質量比為1:4。所述的MTO反應的催化劑即ZSM-5分子篩采用水熱合成法制備，按Al2O3 =SiO2:TPAOH =EtOH =H2O的摩爾比為2:1:0.5:5:100配制合成液，在180°C水熱反應30h，抽濾、洗漆、烘干和焙燒后得到ZSM-5分子篩。所述的甲醇合成反應中的催化劑的活性成分即氧化銅、氧化鋅和助劑成分氧化鈷、氧化鈰采用等體積連續浸潰法進行負載，根據計算結果，分別配制銅鋅鈷鈰的硝酸溶液，連續浸潰后干燥、焙燒即得到浸潰銅鋅鈷鈰的ZSM-5分子篩負載型催化劑。本實施例中CO轉化率為20%，乙烯和丙烯的選擇性為85%。實施例3 步驟1.將制備好的負載型催化劑加入反應管中，用氮氣稀釋的氫氣還原負載型催化劑4小時，其中氫氣與氮氣的體積比為1:9 ;還原溫度為280°C ； 步驟2.還原結束后將反應管降至 常溫，用合成氣升壓反應體系至預定的反應壓力，再升溫至反應溫度進行反應； 所述預定的反應壓力為5MPa ;合成氣包括H2和CO，且H2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用負載型催化劑實現合成氣一步法制備低碳烯烴的方法，其特征在于如下步驟:步驟1.將制備好的負載型催化劑加入反應管中，用氮氣稀釋的氫氣還原負載型催化劑2～8小時，其中氫氣與氮氣的體積比為1:2～19；還原溫度為250～280℃；步驟2.還原結束后將反應管降至常溫，用合成氣升壓反應體系至預定的反應壓力，再升溫至反應溫度進行反應；所述預定的反應壓力為1～10MPa；合成氣包括H2和CO，且H2和CO組成的體積比為1～6:1；反應溫度為200～500℃；反應體系的進料體積空速為1000～10000h?1；所述的合成氣一步法制備低碳烯烴的負載型催化劑，以甲醇制烯烴反應（MTO）的催化劑為載體；將甲醇合成反應中的催化劑的活性成分負載在載體上；負載成分與載體的質量比為1:1～10；所述的MTO反應的催化劑采用水熱合成法制備，甲醇合成反應中的催化劑的活性成分采用等體積共浸漬法或連續浸漬法進行負載。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：程黨國，余盈瑩，陳豐秋，詹曉力，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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