用于甲烷氧化偶联制低碳烃的金属基整体式催化剂及其制备方法，属于催化技术领域。包含ＦｅＣｒＡｌ合金薄片和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层复合而成的金属基复合载体，覆在Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层上的催化活性组分；金属基复合载体中Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的含量为金属基复合载体质量的８～１０％；催化活性组分是Ｌｉ／ＭｇＯ催化活性组分，其中Ｌｉ的质量为ＭｇＯ质量的１～５％。本发明专利技术能将甲烷氧化偶联制乙烯催化剂的活性组分负载到合金薄片上，达到很好的催化效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于曱烷直接催化转化制低碳烃的金属基整体式催化剂及其制 备方法，属于催化
技术介绍
低碳烃，特别是乙烯，是重要的基本化工原料之一，工业需求量非常大。 由于石油蒸汽裂化和催化裂化生产的乙烯远不能满足市场需求，因此，以天然 气(主要成分为甲烷)为原料制取乙烯的工艺越来越受到工业界的关注。天然 气制乙烯有直接法和间接法两种，其中直接法中的曱烷氧化偶联(0CM)制乙烯 工艺流程比较简单，具有极大的应用价值，而0CM反应中催化剂是关键。在众 多的OCM催化剂中，以Si02为载体，NaJ04和Mn为活性组分的Na2W04-Mn/Si02 负载型催化剂是性能最好的体系之一 (①Lunsford J H. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995， 34: 970;②Ji S， Xiao T, Li S, et al. ， J. Catal, 2003, 220: 47 ),但OCM是一个高温条件下的放热反应，负载型的颗粒状催化剂填装 的催化反应器在通常情况下床层间存在较大的温度梯度，并且热阻较大，导热 性较差，极易造成催化剂床层的局部热点，从而在反应过程中活性组分较易烧 结，使催化剂的活性下降。如何提高曱烷氧化偶联制乙烯催化剂的稳定性和活 性，以及降低催化剂床层的压降和热阻，是曱烷氧化偶联制乙烯反应工艺过程 的关键问题，使用颗粒状催化剂很难解决上述问题。近年来，以合金或金属基材为载体、催化剂活性组分与金属载体一体化的 整体式催化剂引起了人们的极大关注。这种整体式催化剂具有导热性能好、床 层压降低等独特的优点，用其制备的整体式催化反应器可以方便地供热或移出 反应热。最近，我们报道了一系列以FeCrAl合金薄片作为载体，AIA为过渡载 体，负载多种催化活性组分的金属基整体式催化剂，如CehCuAi作为催化剂活 性组分的整体式甲烷催化燃烧催化剂(见Ce卜xCuA—x/Al 203/FeCrAl catalysts for catalytic combustion of methane. Catalysis Today, 2005， Vol. 105,pp. 372-377) ; Ce卜xLa.A—x/2作为催化剂活性组分的整体式甲烷催化燃烧催化剂 (见Catalytic combustion of methane over Ce!—xLax02—x/2/Al203/FeCrAl catalysts Applied Catalysis A: General, 2006， Vol. 310, pp.l64-173); LaFe卜xMgx03 作为催化剂活性组分的整体式曱烷催化燃烧催化剂(见Preparation and characterization of LaFe卜xMgx03/Al 203/FeCrAl: catalytic properties in methane combustion. Applied Catalysis B: Environmental, 2006， Vol. 66， pp. 265-273) 。 Ni作为催化活性组分的整体式曱烷二氧化碳重整制合成气催化剂 (中国专利技术专利 一种曱烷二氧化碳重整制合成气的金属载体催化剂及其制备 方.法ZL 2005 1 0105783.0 )。发现这些催化剂在较大的空速下具有很好的催化 性能和稳定性。因此，金属薄片作为载体的整体式催化剂对于强传热的催化反 应过程比颗粒状负载型催化剂具有独特的优点。对于曱烷氧化偶联制乙烯的催化反应而言，金属薄片作为载体的整体式催 化剂可以大大降低催化剂床层的压降和热阻，提高催化剂的活性和稳定性，这 是颗粒状负载型催化剂不可比拟的。但是，现有公开的技术很难直接将曱烷氧 化偶联制乙烯催化剂的活性组分负载到合金薄片上，得到适于强传热反应及大 空速的曱烷氧化偶联制乙烯整体式催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种将曱烷氧化偶联制乙烯催化剂的活性组分负载 到合金薄片上的方法，制备出新的可用于曱烷直接催化转化的金属基整体式催化剂。一种用于曱烷氧化偶联制乙烯的(催化活性组分)/Al 203/FeCrAl金属基整体 式催化剂及其制备方法。其{催化活性组分}为将Li负载于MgO上制备的Li/Mg0 催化活性组分固体粉末。其Al 203/FeCrAl金属基复合载体为FeCrAl合金薄片 上涂覆一层Ai力3的Al203/FeCrAl金属基复合载体。上述曱烷氧化偶联制乙烯的{催化活性组分} /Al 203/FeCrAl金属基整体式催 化剂，Al 203/FeCrAl金属基复合载体中人1203的含量为Al203/FeCrAl金属基复合 载体质量的8 10%; {催化活性组分}的含量为(催化活性组分)/Ah(yFeCrAl 金属基整体式催化剂质量的10 15%, Li的质量为MgO质量的1 5%。上述用于曱烷氧化偶联制乙烯的{催化活性组分} /Al 203/FeCrAl金属基整体 式催化剂的制备方法，依次包括以下步骤步骤A, Al203/FeCrAl金属基复合载体的制备，将FeCrAl合金载体(约O. 05mm厚)依次经无水乙醇、稀盐酸、稀碱清洗 干净后，空气中，温度为850 950。C的条件下焙烧预氧化15 20小时。将焙烧预氧化后的FeCrAl合金载体在质量百分浓度为10 15 %的A1A胶体 溶液中浸泡5 10 min后，以2 3 cm/min的速度匀速拉出，在室温下晾干，然 后在130 150。C干燥3 4小时，在400 50(TC焙烧2 4小时，然后再将上述 浸泡、干燥、焙烧过程重复5 7次，制成Al203/FeCrAl金属基复合载体。A 1203胶体溶液制备为本领域技术人员知悉的现有方法。步骤B，催化活性组分固体粉末的制备，以市售的MgO为载体，将质量为5 15%的硝酸锂溶液浸渍于上，在室温下 干燥12 24小时，在12(TC干燥6 8小时，然后于450 500。C下焙烧4 6小 时，800 85(TC焙烧3 4小时，得Li/MgO催化活性组分固体粉末。步骤C，制备本专利技术的{催化活性组分} /Al203/FeCrAl金属基整体式催化剂，将Li/MgO催化活性组分固体粉末与Al力3粉末按1: 0. 5 1的重量比混合均 匀，加入稀HN03和去离子水后研磨，制成Li/MgO和人1203总重量含量为10 15 %的混合液；然后，将步骤A制成的Ah(yFeCrAl金属基复合载体放入Li/MgO 和人1203混合液中，浸泡10 15min后，以1 2 cm/min的速度匀速拉出，在室 温下晾干，在110 120。C干燥2 3小时后，于450 500。C下焙烧3 4小时， 然后再将上述浸泡、干燥、焙烧过程重复6 1Q次，最后在8QG 85(TC焙烧3 4小时，即可制成Li/MgO/Al203/FeCrAl催化剂。本专利技术的催化剂使用时的结构为围巻成具有蜂窝状通孔的巻筒形状。这种 催化活性组分与金属基载体一体化的蜂窝状整体式催化剂具有直形通道，因此， 催化剂的床层压降非常低，导热性能很好。用其构建的催化反应器在反应热的 传递过程中热阻小，反应过程的热能损失少，并且具有供热或移出反应热筒单、 方便等独本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于甲烷氧化偶联制低碳烃的金属基整体式催化剂，包含由作为载体的ＦｅＣｒＡｌ合金薄片和涂覆在ＦｅＣｒＡｌ合金薄片上作过渡载体的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层复合而成的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＦｅＣｒＡｌ金属基复合载体，以及涂覆在Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＦｅＣｒＡｌ金属基复合载体上的Ｌｉ／ＭｇＯ催化活性组分，其特征在于：Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＦｅＣｒＡｌ金属基复合载体中Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的含量为Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＦｅＣｒＡｌ金属基复合载体质量的８～１０％；催化活性组分是Ｌｉ／ＭｇＯ催化活性组分，其中Ｌｉ的质量为ＭｇＯ质量的１～５％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：季生福，王开，李成岳，孙思，丁大为，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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