一种CO2加氢制C制造技术

本发明专利技术公开了一种CO2加氢制C

【技术实现步骤摘要】
一种CO2加氢制C
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醇的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术专利涉及二氧化碳转化
，进一步地涉及一种CO2加氢制C
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醇的催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二氧化碳的利用对碳循环和循环经济的发展有重要影响，其催化转化已经引起全世界的关注。在众多二氧化碳转化的产物中，甲醇是主要的产物，而关于二氧化碳加氢C
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醇的研究则较少。C
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醇不仅无毒而且是一种更有价值的产品，它可以很容易转化为高附加值化学品。对于二氧化碳加氢制C
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醇，需要开发高活性和高C
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醇选择性的催化剂。目前，在比较高的二氧化碳转化率水平下，得到比较高或者具有绝对优势C
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醇选择性的催化剂还是非常具有挑战性的。
[0003]因此，寻找一种高稳定性且能够高效催化二氧化碳加氢制C
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醇的催化剂对于二氧化碳的应用转化非常重要。目前，CO2加氢制醇技术中相对成熟的催化剂通常是CO加氢制甲醇催化剂的衍生，从催化反应产物的分布来看，CO2加氢后主要转变为了甲醇，此外还有少量有机产物甲烷存在。另外，由于催化剂能同时促进逆水煤气变换反应，因此，还有一部分CO2会与转变为CO。
[0004]专利CN 111659432 A专利技术了一种CO2加氢制乙醇的铁基催化剂、制备方法与应用，CO2加氢制乙醇的铁基催化剂的活性位包括Fe5C2、Fe2C和Fe3C，且该催化剂在CO2加氢制乙醇过程中，乙醇选择性≥20％，CO选择性≤10％。Thongthai Witoon等报道了一种新型K
‑
Co/In2O3催化剂用于CO2氢化成C
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醇。K和Co占比分别为2.5wt％和5.0wt％时可获得最佳的C
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醇时空收率为169.6gkg
cat
‑1h
‑1。表征结果表明，催化剂生成的K
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O
‑
Co物种能显著减少了弱H2吸附的数量，并加强了吸附的H的相互作用。弱H2的还原吸附和吸附的H与催化剂表面的改善的相互作用延缓了氢化能力，促使CO在其氢化形成烃之前插入吸附的C
x
H
y
物种中，导致CH4和高级烃的显著减少以及高级醇的选择性显著增加。
[0005]但众所周知，相比甲醇，乙醇、丙醇等C
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醇是价值更高的化学品。而且含C
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醇类的高碳醇相比甲醇来说也是更为优越的汽油添加剂。因此，有必要开发出高C
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醇选择性和高CO2转化率的CO2加氢制C
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醇的新催化剂。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中CO2加氢制C
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醇催化剂存在CO2转化率低、产物中C
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选择性低和CH4选择性高的问题，本专利技术的目的在于提供一种CO2加氢制C
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醇的催化剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的催化剂通过调变不同比例的金属活性组分以实现活性组分之间的高效协同催化作用，本专利技术制备得到的催化剂在CO2加氢制C
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醇过程中，CO2转化率≥40％，C
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醇选择性≥20％，CH4选择性≤10％。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种CO2加氢制C
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醇的催化剂，所述催化剂的活性组分包括Fe、Cu和M，其中M包括Zn、Mn、Co、Cs、Ce、Ga、Al、Zr的一种或几种；所述Fe、Cu和M的
摩尔比为Fe：Cu：M＝1：(1～4)：(0.5～4)。
[0008]本专利技术还提供一种CO2加氢制C
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醇的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、按照所述催化剂的组分配比，量取含Fe、Cu和M的金属盐溶液配制成混合盐溶液，称取沉淀剂配制成沉淀剂溶液；
[0010]S2、将所述混合盐溶液和所述沉淀剂溶液并流加入容器内进行共沉淀反应得到反应混合物，对所述反应混合物进行老化；
[0011]S3、老化结束的所述反应混合物经洗涤、烘干、焙烧后得到所述催化剂。
[0012]优选的，所述步骤S3中，还包括对所述洗涤的滤液进行电导率检测，将所述反应混合物洗涤至所述滤液的电导率为200～3000μs/cm后再进行所述烘干、焙烧。
[0013]在一些实施方式中，所述含Fe的金属盐为硝酸铁；所述含Cu的金属盐为硝酸铜；所述含M的金属盐为硝酸锌、硝酸锰、硝酸钴、硝酸铯、硝酸铈、硝酸铝、硝酸锆的一种或几种混合物。
[0014]在一些实施方式中，所述沉淀剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵的一种或几种混合物。
[0015]在一些实施方式中，所述共沉淀反应的反应温度为60～80℃；所述反应混合物的pH值为6.0～8.0；所述老化的温度为60～80℃，时间为0.5～4h；所述烘干的温度为110℃，时间为12h；所述焙烧的温度为450℃，时间为4h。
[0016]本专利技术还提供一种CO2加氢制C
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醇的催化剂的应用，先对所述催化剂进行预还原，将所述预还原后的催化剂用于CO2加氢制C
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醇。
[0017]在一些实施方式中，所述预还原条件为：还原气为H2，所述还原气的空速为2000mL/g/h，还原压力为0.5MPa，还原温度为400℃，还原时间为2h，升温速度为2℃/min。
[0018]在一些实施方式中，所述催化剂用于CO2加氢制C
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醇的反应条件为：反应氛围气为H2和CO2，反应压力为2MPa～6MPa，反应温度为280℃～400℃。
[0019]在一些实施方式中，所述反应氛围气中H2和CO2的比例为H2/CO2＝2、H2/CO2＝3或H2/CO2＝4。
[0020]与现有技术相比，本专利技术能够带来以下有益效果：
[0021]1、本专利技术提供的催化剂的活性组分包括Fe和Cu，Fe具有较强的费托反应能力，Cu具有较好的CO吸附和插入能力，两者结合使得催化剂表现出较高的CO2加氢制C
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醇反应活性，本催化剂的活性组分还包括Zn、Mn等活性金属，可进一步提高CO吸附和插入能力以及加氢性能，以Zn、Mn为例，Mn与Fe结合形成Fe
‑
Mn
‑
O相，进一步提高CO吸附能力，同时能促进活性金属Fe和Cu的颗粒分散度，Zn能提高加氢性能，增加CH*、CH2*、CH3*等活性中间体，进而提高醇的选择性，通过调节各活性组分的比例实现各活性组分之间的高效协同作用，显著提升CO2的转化率和C
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醇选择性；
[0022]2、本专利技术提供的催化剂的机械强度高，活性组分更加分散，在反应器中可长周期稳定运行；
[0023]3、本专利技术体提供的催化剂还具有组成均匀、原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO2加氢制C
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醇的催化剂，其特征在于，所述催化剂的活性组分包括Fe、Cu和M，其中M包括Zn、Mn、Co、Cs、Ce、Ga、Al、Zr的一种或几种；所述Fe、Cu和M的摩尔比为Fe：Cu：M＝1：(1～4)：(0.5～4)。2.如权利要求1所述的一种CO2加氢制C
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醇的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按照所述催化剂的组分配比，量取含Fe、Cu和M的金属盐溶液配制成混合盐溶液，称取沉淀剂配制成沉淀剂溶液；S2、将所述混合盐溶液和所述沉淀剂溶液并流加入容器内进行共沉淀反应得到反应混合物，对所述反应混合物进行老化；S3、老化结束的所述反应混合物经洗涤、烘干、焙烧后得到所述催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括对所述洗涤的滤液进行电导率检测，将所述反应混合物洗涤至所述滤液的电导率为200～3000μs/cm后再进行所述烘干、焙烧。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含Fe的金属盐为硝酸铁；所述含Cu的金属盐为硝酸铜；所述含M的金属盐为硝酸锌、硝酸锰、硝酸钴、硝酸铯、硝酸铈、硝酸铝、硝酸锆的一种或几种混合物。5.根据权利要求2所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙启文，盛海兵，孙燕，张宗森，李传松，马俊洋，
申请(专利权)人：上海兖矿能源科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：