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雙功能催化劑及其提高合成氣催化制丙烷的選擇性及收率的方法和應(yīng)用

專利號(hào)
CN119549190B
公開日期
2025-04-25
申請(qǐng)人
邁譜新材料技術(shù)(山東)有限公司(山東省東營市開發(fā)區(qū)瀏陽河路61號(hào)6幢101室)
發(fā)明人
胡麗; 竇玲; 朱恒; 孫瑩瑩; 孫文君; 劉文卓
IPC分類
B01J29/78; B01J35/77; C07C1/04; C07C9/08
技術(shù)領(lǐng)域
ssz,2θ,分子篩,催化,丙烷,催化劑,峰面積,晶粒,合成氣,選擇性
地域: 山東省 山東省東營市

摘要

本發(fā)明提供了一種雙功能催化劑及其提高合成氣催化制丙烷的選擇性及收率的方法和應(yīng)用,屬于材料催化劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的雙功能催化劑包括尖晶石結(jié)構(gòu)的CuCr2O4和H?SSZ?13分子篩,其中CuCr2O4具有尖晶石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,可確保催化劑在長期使用過程中保持其結(jié)構(gòu)和性能,同時(shí)表面氧空位數(shù)量豐富,可起到高效穩(wěn)定的催化作用。同時(shí),將H?SSZ?13分子篩的2θ及所對(duì)應(yīng)的相對(duì)峰面積以及將H?SSZ?13分子篩的2θ及所對(duì)應(yīng)的單一晶面晶粒尺寸分別設(shè)定在所需范圍內(nèi),可有利于控制催化劑的壽命以及有利于提高丙烷的選擇性,從而可通過提高合成氣的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中丙烷的高選擇性,以提升丙烷的收率。

說明書

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[0044] 合成氣催化制備丙烷 [0045] 將上述所得雙功能催化劑顆粒分別裝于固定床反應(yīng)器中,催化劑裝填(裝填量為 2g)后,在氫氣氣氛下280℃還原5h,氫氣流量20ml/min。還原結(jié)束后調(diào)至反應(yīng)溫度,并將還原氣切換成反應(yīng)氣,反應(yīng)氣H2/CO摩爾比在4。反應(yīng)產(chǎn)物均以氣態(tài)形式引入氣相色譜進(jìn)行在線分析。 [0046] 根據(jù)各組分的含量變化計(jì)算一氧化碳轉(zhuǎn)化率,丙烷選擇性及收率。催化劑連續(xù)工作一定時(shí)間后,收率維持初始水平的90%以上時(shí)的時(shí)長記為催化劑的壽命。結(jié)果如表3所示。 [0047] 表3 [0048] [0049] 結(jié)合上表2、3可知,實(shí)施例1~3,4~5中原料投料SiO2/Al2O3摩爾比在1:(0.05~0.15)范圍,合成H?SSZ?13分子篩的硅鋁摩爾比減少,催化劑表面酸位點(diǎn)較多,一氧化碳轉(zhuǎn)化率在 78%以上;原料投料氧化鈉及水的含量影響合成體系的堿度,堿度越高越容易溶解分子篩,使晶粒和峰面積均減小。當(dāng)Na2O在(0.15~0.45)且H2O在(20~80)時(shí),分子篩的平均晶粒尺寸控制在(50~70)nm,且2θ為9.59°、13.01°、20.81°的晶面晶粒尺寸分別在(60~65)nm、(55~70)nm、(50~60)nm,且2θ為13.01°、20.81°的相對(duì)峰面積分別大于0.3和大于0.7,丙烷選擇性和壽命分別大于80%和大于500h。 [0050] 實(shí)施例6 7:模板劑用量在0.2 3.0,能夠保證材料結(jié)構(gòu)具有較高穩(wěn)定性,合成分子~ ~ 篩的2θ為13.01°相對(duì)峰面積大于0.30且2θ為20.81°相對(duì)峰面積大于0.70,催化劑壽命可達(dá)到500h以上。 [0051] 對(duì)比例1~4中,當(dāng)Na2O低于0.15或H2O高于80時(shí),體系堿度降低,2θ為9.59°、13.01°、 20.81°的晶面晶粒尺寸且平均晶粒尺寸增大,對(duì)丙烷的選擇性降低;當(dāng)Na2O高于0.45或H2O低于20時(shí),體系堿度升高,2θ為13.01°、20.81°相對(duì)峰面積減小,分子篩骨架穩(wěn)定性降低,催化劑壽命縮短;且2θ為9.59°、13.01°、20.81°的晶面晶粒尺寸且平均晶粒尺寸減小,丙烷選擇性變差。 [0052] 對(duì)比例5~6中,投料SiO2/Al2O3摩爾比高于(1:0.05)造成分子篩SiO2/Al2O3摩爾比大于20,催化劑酸位點(diǎn)減少,對(duì)一氧化碳轉(zhuǎn)化率降低;投料SiO2/Al2O3摩爾比小于(1:0.15)造成分子篩SiO2/Al2O3摩爾比低于10,分子篩骨架不穩(wěn)定,使催化劑使用壽命大幅降低。 [0053] 對(duì)比例7 8中,當(dāng)模板劑用量大于3.0,無法正常合成分子篩;當(dāng)模板劑用量低于~ 0.15時(shí),2θ為13.01°相對(duì)峰面積低于0.30且2θ為20.81°相對(duì)峰面積低于0.70且平均晶粒尺寸小于40nm且2θ為9.59°小于60nm且2θ為13.01°小于55nm且2θ為20.81°小于50nm時(shí),一氧化碳轉(zhuǎn)化率及丙烷選擇性及催化劑壽命均較差。 [0054] 對(duì)比例9 10中,更換為其他模板劑后,2θ為9.59°的晶面晶粒尺寸大于65nm且2θ為~ 13.01°的晶面晶粒尺寸大于70nm且2θ為20.81°的晶面晶粒尺寸大于60nm且平均晶粒尺寸大于70nm,丙烷選擇性降低。 [0055] 通過以上分析可知,通過將本發(fā)明提供的雙功能催化劑的關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)節(jié)在設(shè)定范圍內(nèi),其在應(yīng)用于合成氣催化制備丙烷的過程中,可實(shí)現(xiàn)一氧化碳轉(zhuǎn)化率78%,丙烷選擇性及收率分別在80%以上和50%以上;且催化劑連續(xù)工作500h后,收率仍維持初始水平的90%以上。

權(quán)利要求

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