合成气制高碳醇催化剂及其制备方法与应用技术

技术编号：43438557 阅读：3 留言：0更新日期：2024-11-27 12:45

合成气制高碳醇催化剂及其制备方法与应用，催化剂的活性组分包括Co，Mn和M，其中M包括Al、Zr、Cu、Fe，Ce的一种或几种；其中Co、Mn和M的摩尔比为Co：Mn：M＝2：(1～3)：(0～2)。还提供上述催化剂的制备方法，工艺简单，原料易得，通过调变不同活性组分及其比例实现各组分间高效协同作用，显著提高CO转化率和高碳醇(C5+)选择性。此外还提供上述催化剂的应用，在合成气制高碳醇反应中可实现CO转化率≥40％、总醇选择性≥35％、CH4选择性≤20％。本发明专利技术提供的催化剂解决了以往合成气制醇催化剂产物中附加值高的C5+醇含量低的问题，并且催化剂制备简便，容易操作可进行工业化生产。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合成气制高碳醇，尤指合成气制高碳醇催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

1、随着全球对环境保护和可持续发展的重视，合成气制高碳醇过程的绿色化学特性也越来越受到关注。这包括使用更环保的原料、减少有害副产品的生成、提高原料和能源的利用效率等措施。高碳醇因其独特的物理化学性质，在工业上有广泛的应用。它们可以作为溶剂、表面活性剂、增塑剂等，也可以作为合成其他化学品的原料。尽管合成气制高碳醇具有巨大的潜力，但这一过程面临诸多挑战，包括反应条件的优化、催化剂的选择与设计、产物选择性的提高等。

2、催化剂在合成气制高碳醇的过程中起着至关重要的作用。它能够降低反应的活化能，加速反应速率，同时提高产物的选择性和产率。然而，现有的催化剂往往存在活性不足、选择性低或稳定性差等问题。此外，催化剂活性中心的纳米结构与微环境的理性设计对于合成气高活性、高选择性制多碳醇至关重要，这关系到反应过程中c-o键的断裂和c-c键的偶联是两个关键步骤。并且，开发新型催化剂时，需要考虑原料的来源广泛性和成本效益，以确保催化剂的经济可行性。

3、因此，开发一种制备简单、成本廉价能够高效转化合成气制高碳醇的催化剂十分重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中合成气制高碳醇存在co转化率低，c5+醇选择性低和ch4选择性高的问题，本专利技术提供一种合成气制高碳醇催化剂及其制备方法与应用，通过调变不同活性组分及其比例实现各组分之间的高效协同作用，显著提高co转化率和高碳醇(c5+)的选择性；本专

2、根据本专利技术的第一方面，提供一种合成气制高碳醇的催化剂，所述催化剂的活性组分包括co、mn和m，其中m包括al、zr、cu、fe和ce中的一种或几种；co、mn和m的摩尔比为2：(1～3)：(0～2)。

3、作为优选方案，所述催化剂的活性组分中co与mn的摩尔比为2:(0.5～2)；m组分包含两种金属，以m1m2表示，m1和m2的摩尔比为0.2：(0～1)。

4、根据本专利技术的第二方面，进一步提供一种合成气制高碳醇催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

5、按照所述催化剂的组分配比，称取含有co、mn和m的金属盐配制成混合盐溶液，另外称取沉淀剂配制成沉淀剂溶液；

6、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；

7、老化结束的所述反应混合物经洗涤、烘干及焙烧后得到所述催化剂。

8、作为优选方案，所述金属盐选自硝酸盐、盐酸盐、碳酸盐及硫酸盐中的一种或几种；

9、所述沉淀剂选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾及碳酸铵的一种或几种混合物。

10、作为优选方案，所述共沉淀反应的反应温度为30～80℃；所述反应混合物的ph值为6.0～9.0；所述老化的温度为30～80℃，时间为0.5～4h；和/或，

11、所述烘干的温度为80～100℃，时间为5～10h；所述焙烧的温度为350～450℃，时间为3～6h。

12、根据本专利技术的第三方面，进一步提供一种合成气制高碳醇催化剂的应用，该反应的氛围气为h2和co，反应压力为2mpa～6mpa，反应温度为200～300℃。

13、作为优选方案，反应的氛围气中h2和co的比例为h2/co＝2、h2/co＝3或h2/co＝4。

14、作为优选方案，还包括催化剂的预还原过程，

15、所述预还原过程的温度为250～400℃，其中还原气体为h2、co或两者混合气，空速为2000ml/min。

16、本专利技术采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：

17、1.本专利技术提供一种合成气制高碳醇的催化剂，其活性组分包含co和mn，mn元素能促进合成气中c-o键的断裂和c-c键的偶联，这是合成高碳醇的关键步骤，co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合成气制高碳醇反应活性；此外，本催化剂的活性组分还包括、al、zr、cu、fe，ce等金属，其中zr可进一步提高co吸附和插入能力以及加氢性能，cu也可以提高co吸附能力和氢裂解效率，同时能促进活性金属co和mn的颗粒分散度，通过调节各活性组分及其比例实现高效协同作用，显著提升co的转化率和c5+醇的选择性，从而提高了合成气制高碳醇的效率和选择性；

18、2.本专利技术提供一种合成气制高碳醇催化剂的制备方法，包括共沉淀、老化、洗涤、烘干和焙烧等步骤，这些步骤有助于形成均匀的活性组分分布，提高催化剂的机械强度和热稳定性，从而实现长周期稳定运行；

19、3.本专利技术提供一种合成气制高碳醇催化剂的应用，该催化剂具有组成均匀、原料廉价易得、制备方法简单、制备周期短的特点，本专利技术的催化剂在合成气制醇中实现co转化率≥40％，c5+醇选择性≥15％，ch4选择性≤20％。

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【技术保护点】

1.一种合成气制高碳醇的催化剂，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的活性组分中Co与Mn的摩尔比为2:(0.5～2)；M组分包含两种金属，以M1M2表示，M1和M2的摩尔比为0.2：(0～1)。

3.一种合成气制高碳醇催化剂的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

6.一种合成气制高碳醇催化剂的应用，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，还包括催化剂的预还原过程，

【技术特征摘要】

1.一种合成气制高碳醇的催化剂，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的活性组分中co与mn的摩尔比为2:(0.5～2)；m组分包含两种金属，以m1m2表示，m1和m2的摩尔比为0.2：(0～1)。

3.一种合成气制高碳醇催化剂的制备方法，其特征在于，

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【专利技术属性】
技术研发人员：孙启文，葛浩，孙燕，张宗森，吴建民，
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：

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