一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法技术

本发明专利技术公开一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，将低碳链烃通入合成气中，一氧化碳与低碳链烃的摩尔比为16～260，在催化剂的作用下直接合成长碳链烃；所述催化剂包括活性组分和载体，活性组分为第Ⅷ族的过渡金属中的一种或几种，所述载体为氧化物、碳材料、分子筛中的一种或几种，催化剂中活性组分的含量为1～20％，这样就使得传统的费托合成过程中的从合成甲基到合成长碳链烃的过程转变为直接从低碳链烃合成为长碳链烃的过程，大大缩短了反应历程。并且产物具有良好的低碳链烃转化率、C5+烃类选择性和较低的甲烷选择性。有效缓解石油资源短缺问题。

【技术实现步骤摘要】
一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法
本专利技术属于石油化工行业催化领域，具体涉及一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法。
技术介绍
随着全球石油资源短缺和环境污染问题越来越严重，寻找一种可替代石油的清洁能源受到了人们的日益重视，生物质能是可再生能源中唯一的天然碳源，具有广阔的发展前景。在生物质能的利用方面，美国和欧洲等发达国家已经取得的较为成熟的应用体系，但中国等发展中国家的生物质能应用技术还有待进一步提高。为了能够有效的缓解能源危机，除了寻求可再生能源，还应该对现有的能源结构进行优化，提高现有能源的利用效率。费托合成就是一种可以使得煤、天然气和生物质等能源直接转化为清洁油品的关键技术之一。费托合成(Fischer–Tropschprocess)是在非均相催化剂和适当条件下，以合成气(CO和H2)生产清洁烃燃料或化学品的工艺过程。在通常的费托合成反应中合成气主要衍生自非石油原料，例如天然气、煤或生物质；反应主产物为烷烃、烯烃，副产物为甲烷、少量的醇类和其它含氧烃。通常，具有CO加氢活性的元素均可以用作费托合成催化剂的活性组分，典型的费托合成反应催化剂主要以第Ⅷ族的过渡金属Fe、Co、Ni、Ru为活性组分，这些金属可以活化CO，并且活化能力适中。传统的费托合成过程为将合成气通入费托合成催化剂来合成长碳链烃，只对合成气中的一氧化碳进行了链增长反应，资源利用率较低。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，缓解石油资源短缺以及生物质能利用体系的不完善的问题，本专利技术提供一种将低碳链烃直接制得长碳链烃的方法，将低碳链烃通入合成气，在催化剂的作用下，直接合成长碳链烃，这样就使得传统的费托合成过程的从合成甲基到合成长碳链烃的过程转变为直接从低碳链烃转变为长碳链烃的过程，大大缩短了反应历程。并且产物具有良好的低碳链烃转化率、C5+烃类选择性和较低的甲烷选择性。本专利技术不仅对一氧化碳进行了利用，还加入了低碳链烃。我国拥有大量丰富的低碳资源，而且炼油和化工工业也存在了大量的低碳链烃。本专利技术对这些资源加以利用，在一定程度上解决资源短缺和环境污染问题。本专利技术技术方案如下：一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，将低碳链烃通入合成气中，一氧化碳与低碳链烃的摩尔比为16～260，在催化剂的作用下直接合成长碳链烃；所述催化剂包括活性组分和载体，活性组分为第Ⅷ族的过渡金属中的一种或几种，所述载体为氧化物、碳材料、分子筛中的一种或几种，催化剂中活性组分的含量(质量百分数)为1～20％。优选活性组分为Fe、Co、Ni和Ru中的一种或几种。优选催化剂中活性组分的含量为5～20％。优选所述低碳链烃为甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷、顺丁烯、反丁烯、异丁烯和正丁烯的一种或几种。优选所述合成气的氢碳比为0.5～6，更进一步地，合成气的氢碳比为1～4。优选将低碳链烃直接合成长碳链烃的反应温度为210～400℃，反应压力为0.1～3Mpa；反应空速1000～6000h-1。优选所述催化剂还包括助剂，助剂为Re、Ce、La、Sc、Pr、Li、Na、K、Cs中的一种或几种，催化剂中助剂的含量为大于0且小于30％。催化剂的制备方法包括如下步骤：S1将活性组分前驱体负载在载体上经过静置、干燥和煅烧得到催化剂前体；S2催化剂前体再进行活化处理得到催化剂。优选S1还包括将助剂前驱体负载在载体上(将活性组分前驱体和助剂前驱体混合，负载在载体上)。本专利技术中活性组分前驱体和助剂前驱体优选为硝酸盐、碳酸盐和硫酸盐的一种或几种。优选S2中活化处理时，活化气体为氢气、氨气、一氧化碳、肼和有机胺中的一种或几种。优选S2中活化气体空速为500～4000h-1，活化温度为0～600℃，活化压力为0.1～4Mpa，活化时间为4～20h。更进一步地，活化气体空速为500～2500h-1，活化温度为200～500℃，活化压力为0.1～2Mpa，活化时间为6～10h。所述载体为Al2O3、SiO2、TiO2、活性炭、碳纳米纤维、碳纳米管、碳球、有序介孔碳、中孔碳、ZSM-5、Beta分子筛、MCM-41、SBA-15、Y型分子筛中的一种或几种。优选所述载体的比表面积为100～1200m2/g，平均孔径为0.1～10nm。优选所述载体尺寸范围为0.05～1cm。本专利技术的有益效果是：本专利技术将低碳链烃通入合成气，在催化剂的作用下，直接合成长碳链烃，这样就使得传统的费托合成过程的从合成甲基到合成长碳链烃的过程转变为直接从低碳链烃转变为长碳链烃的过程，大大缩短了反应历程。并且由于是在低碳链烃的基础上进行的链增长反应，所以具有较高的C5+烃类选择性和较低的甲烷选择性，而且产物也具有良好的低碳链烃转化率，有效缓解了石油资源短缺问题。附图说明图1为本专利技术实施例1的工艺流程图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。实施例1取2.19g六水硝酸钴溶于4.20g去离子水中形成溶液，再加入4.00gBeta分子筛载体进行浸渍。超声处理10min，使活性组分在载体表面分散的更加均匀。然后在室温下静置24h，在干燥箱中保持80℃干燥12h，之后在空气氛围中保持550℃焙烧6h，得到催化剂前驱体。取1.00g催化剂前驱体装入图1所示固定床反应装置的反应管中，在400℃、2.0MPa下通入流量为30ml/min的氢气进行活化处理6h得到成品催化剂，催化剂中活性组分Co的含量为10％。最后，在图1所示固定床反应装置中以2.0MPa、230℃、合成气空速为3000h-1、合成气体积比H2:CO:N2＝64:32:5、在合成气中通入低碳链烃，一氧化碳与低碳链烃的摩尔比为130,以丙烯作为低碳链烃的代表原料，丙烯流量F＝1mL/h的反应条件下进行反应。反应28h稳定后，结果如表1，丙烯转化率为99.00％，CO转化率达到47.95％，甲烷选择性为0.98％，C5+选择性为96.86％。实施例2取2.19g六水硝酸钴、0.04g氯铂酸和0.06g碳酸钾溶于4.20g去离子水中形成溶液，再加入4.00gBeta分子筛载体进行浸渍。超声处理10min，使活性组分在载体表面分散的更加均匀。然后在室温下静置36h，在干燥箱中保持80℃干燥12h，之后在空气氛围中保持550℃焙烧6h，得到催化剂前驱体。取1.00g催化剂前驱体装入图1所示固定床反应装置的反应管中，在400℃、0.1MPa下通入流量为60ml/min的氢气进行活化处理8h得到成品催化剂，催化剂中活性组分Co的含量为10％。最后，在图1所示固定床反应装置中以2.0MPa、400本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，其特征在于：将低碳链烃通入合成气中，一氧化碳与低碳链烃的摩尔比为16～260，在催化剂的作用下直接合成长碳链烃；所述催化剂包括活性组分和载体，活性组分为第Ⅷ族的过渡金属中的一种或几种，所述载体为氧化物、碳材料和分子筛中的一种或几种，催化剂中活性组分的含量为1～20％。/n

【技术特征摘要】
1.一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，其特征在于：将低碳链烃通入合成气中，一氧化碳与低碳链烃的摩尔比为16～260，在催化剂的作用下直接合成长碳链烃；所述催化剂包括活性组分和载体，活性组分为第Ⅷ族的过渡金属中的一种或几种，所述载体为氧化物、碳材料和分子筛中的一种或几种，催化剂中活性组分的含量为1～20％。


2.如权利要求1所述的一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，其特征在于：所述低碳链烃为甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷、顺丁烯、反丁烯、异丁烯和正丁烯的一种或几种。


3.如权利要求1所述的一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，其特征在于：所述合成气的氢碳比为0.5～6。


4.如权利要求1-3任一项所述的将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，其特征在于：将低碳链烃直接合成长碳链烃的反应温度为210～400℃，反应压力为0.1～3Mpa；反应空速1000～6000h-1。


5.如权利要求1所述的一种将低碳链烃直接转化为长碳链烃的方法，其特征在于：所述催化剂还包括助剂，助剂为Re、Ce、La、Sc...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘靖，孙浩，谭涓，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21