一种负载型Fe-X/NaY催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种负载型Fe‑X/NaY催化剂及其制备方法与应用，该催化剂由活性金属、载体和助剂组成；所述活性金属为Fe；所述载体为NaY分子筛；所述助剂为X，X为Na或K；以NaY分子筛的质量为基准，Fe和X的总质量分数为10％～31％，其中X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。本发明专利技术适用于合成气直接制取低碳烯烃反应，能够大幅提高C

【技术实现步骤摘要】
一种负载型Fe-X/NaY催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及合成气直接制取低碳烯烃
，尤其涉及一种负载型Fe-X/NaY催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
低碳烯烃通常是指碳原子数≤4的烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯等。低碳烯烃是非常重要的基础化工原料中间体，可以用于合成塑料、药品、溶剂等产品。国外多以轻质烃裂解的方式来生产低碳烯烃，国内主要通过石脑油裂解的方式来生产低碳烯烃。随着石油资源的日益减少，研究替代传统烯烃生产的新技术显得尤为重要。费托合成(Fischer-Tropschsynthesis，FTS)是合成气直接制取低碳烯烃的工艺路线之一，它作为一种非石油路径生产低碳烯烃的技术越来越受到重视。费托合成可以将来源于煤、生物质和天然气等的合成气转变为清洁液体燃料和基础化工原料，作为一种清洁的能源利用方式，研究FTS技术对于改善环境污染和缓解石油短缺都具有重要的现实意义。传统的费托合成催化剂多以氧化物(Al2O3和SiO2)为载体，没有出现以分子筛为载体的费托合成催化剂。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术提供了一种负载型Fe-X/NaY催化剂及其制备方法与应用，适用于合成气直接制取低碳烯烃反应，能够大幅提高C2-C4低碳烯烃选择性并降低CH4的选择性，催化剂的活性良好。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种负载型Fe-X/NaY催化剂，由活性金属、载体和助剂组成；所述活性金属为Fe；所述载体为NaY分子筛；所述助剂为X，X为Na或K；以NaY分子筛的质量为基准，Fe和X的总质量分数为10％～31％，其中X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。一种负载型Fe-X/NaY催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤A、将Fe盐溶液以等体积浸渍法负载到干燥的NaY分子筛上，然后进行旋蒸、干燥和焙烧，从而制得前驱体Fe/NaY；步骤B、将X盐溶液以等体积浸渍法负载到所述前驱体Fe/NaY上，然后进行旋蒸和干燥，从而制得上述的负载型Fe-X/NaY催化剂；所述X盐溶液为Na盐溶液或K盐溶液。优选地，在步骤A中，所述干燥的NaY分子筛是NaY分子筛在120℃干燥2～4h得到的。优选地，在步骤A中，所述Fe盐溶液为Fe(NO3)3，其中Fe质量为所述NaY分子筛质量的10％。优选地，在步骤A中，所述旋蒸的条件为：初温30℃，每隔半小时升温10℃，直到升温至60℃，保温半小时；所述干燥的条件为：120℃干燥2～4h；所述焙烧的条件为：400℃保温4h。优选地，在步骤B中，所述X盐溶液为Na2CO3或K2CO3；X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。优选地，在步骤B中，所述旋蒸的条件为：初温30℃，每隔半小时升温10℃，直到升温至60℃，保温半小时；所述干燥的条件为：120℃干燥2～4h。一种合成气直接制取低碳烯烃的方法，采用上述的负载型Fe-X/NaY催化剂进行反应，反应温度为300～360℃，反应压力为1.5～2.5MPa，原料体积空速为1500～3000h-1，原料合成气中H2与CO的摩尔比为2:1。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所提供的负载型Fe-X/NaY催化剂以NaY分子筛为载体，以Fe为活性金属，以Na或K为助剂，并对活性金属和助剂的用量进行有效控制，从而使该催化剂在合成气直接制取低碳烯烃反应中具有良好的活性，并能够大幅提高C2-C4低碳烯烃选择性同时降低CH4的选择性。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术提供的负载型Fe-X/NaY催化剂及其制备方法与应用进行详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。一种负载型Fe-X/NaY催化剂，由活性金属、载体和助剂组成；所述活性金属为Fe；所述载体为NaY分子筛；所述助剂为X，X为Na或K；以NaY分子筛的质量为基准，Fe和X的总质量分数为10％～31％，其中X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。具体地，该负载型Fe-X/NaY催化剂的制备方法可以包括以下步骤：步骤A、将Fe盐溶液以等体积浸渍法负载到干燥的NaY分子筛上，然后进行旋蒸、干燥和焙烧，从而制得前驱体Fe/NaY。步骤B、将X盐溶液(所述X盐溶液为Na盐溶液或K盐溶液)以等体积浸渍法负载到所述前驱体Fe/NaY上，然后进行旋蒸和干燥，从而制得上述的负载型Fe-X/NaY催化剂。进一步地，该负载型Fe-X/NaY催化剂的制备方法可以包括以下实施方案：(1)在步骤A中，所述干燥的NaY分子筛是NaY分子筛在120℃干燥2～4h得到的。(2)在步骤A中，所述Fe盐溶液可以为Fe(NO3)3，其中Fe质量为所述NaY分子筛质量的10％。所述旋蒸的条件为：初温30℃，每隔半小时升温10℃，直到升温至60℃，保温半小时；所述干燥的条件为：120℃干燥2～4h；所述焙烧的条件为：400℃保温4h。(3)在步骤B中，所述X盐溶液可以为Na2CO3或K2CO3；X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。所述旋蒸的条件为：初温30℃，每隔半小时升温10℃，直到升温至60℃，保温半小时；所述干燥的条件为：120℃干燥2～4h。本专利技术还提供了一种合成气直接制取低碳烯烃的方法，采用上述的负载型Fe-X/NaY催化剂进行反应，反应温度为300～360℃，反应压力为1.5～2.5MPa，原料体积空速为1500～3000h-1，原料合成气中H2与CO的摩尔比为2:1。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：(1)本专利技术所提供的负载型Fe-X/NaY催化剂以NaY分子筛为载体，NaY分子筛具有较大的比表面积，可以使活性组分更有效的分散，使催化剂具有较高的CO转化率。(2)本专利技术所提供的负载型Fe-X/NaY催化剂以NaY分子筛为载体，NaY分子筛具有大量的微孔，这在一定程度上降低了重质组分(C5+)的含量。(3)本专利技术所提供的负载型Fe-X/NaY催化剂适用于合成气直接制取低碳烯烃反应，能够大幅提高C2-C4低碳烯烃选择性并降低CH4的选择性，催化剂的活性良好。综上可见，本专利技术实施例适用于合成气直接制取低碳烯烃反应，能够大幅提高C2-C4低碳烯烃选择性并降低CH4的选择性，催化剂的活性良好。为了更加清晰地展现出本专利技术所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本专利技术所提供的负载型Fe-X/NaY催化剂及其制备方法与应用进行详细描述。实施例1一种负载型Fe-X/NaY催化剂，其制备方法可以包括以下步骤：步骤1、将过量(大于5g)的NaY分子筛粉末放入烘箱中，并在120℃的条件下干燥2～4h，称取5g干燥的NaY分子筛作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载型Fe-X/NaY催化剂，其特征在于，由活性金属、载体和助剂组成；所述活性金属为Fe；所述载体为NaY分子筛；所述助剂为X，X为Na或K；以NaY分子筛的质量为基准，Fe和X的总质量分数为10％～31％，其中X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载型Fe-X/NaY催化剂，其特征在于，由活性金属、载体和助剂组成；所述活性金属为Fe；所述载体为NaY分子筛；所述助剂为X，X为Na或K；以NaY分子筛的质量为基准，Fe和X的总质量分数为10％～31％，其中X与Fe的摩尔比为1:1～3:1。


2.一种负载型Fe-X/NaY催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、将Fe盐溶液以等体积浸渍法负载到干燥的NaY分子筛上，然后进行旋蒸、干燥和焙烧，从而制得前驱体Fe/NaY；
步骤B、将X盐溶液以等体积浸渍法负载到所述前驱体Fe/NaY上，然后进行旋蒸和干燥，从而制得上述权利要求1所述的负载型Fe-X/NaY催化剂；
其中，所述X盐溶液为Na盐溶液或K盐溶液。


3.根据权利要求2所述的负载型Fe-X/NaY催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述干燥的NaY分子筛是NaY分子筛在120℃干燥2～4h得到的。


4.根据权利要求2或3所述的负载型Fe-X/NaY催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述Fe盐溶液为Fe(NO3)3，其中Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：张谦温，孙锦昌，郭浩将，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，北京巨兴石化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11