Page 158 - 《精细化工》2022年第10期

第 39 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.39, No.10
2022 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2022

催化与分离提纯技术
低 CO 选择性的合成气制轻烯烃双功能催化剂
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黄伟东 ，郑和平 ，郭玉静 ，毛璐瑶 ，袁 浩 ，唐建华
（1. 四川大学 化工学院，四川 成都 610065；2. 四川煤炭产业集团有限责任公司，四川 成都 610091）
摘要：为开发高活性、高收率的合成气制轻烯烃（STO）双功能催化剂，以六水合硝酸锌、九水合硝酸铬和九
水合硝酸铝为原料，通过共沉淀法制备非化学计量尖晶石 Zn-Cr-Al 氧化物{ZCA-x，其中 x 为锌用量，x=n(Zn)/
〔n(Cr)+n(Al)〕}，对其织构性质、晶体结构、形貌特征以及表面电荷性质进行了测试。结果表明，添加过量
锌能够促进晶体粒径减小，表面氧空位增多。ZCA-1.25 中锌含量较为适宜，将其与 SAPO-34 沸石分子筛结合
为双功能催化剂用于 STO 性能研究，在进气组成 n(H 2 )/n(CO)=2、空速 3000 mL/(g cat ·h)、3.2 MPa、400 ℃反应
=
条件下，实现 46.9%的 CO 转化率，C 2 ～ 4 烯烃收率高达 15.9%，副产物 CO 2 选择性仅为 29.2%。催化剂运行 100
h 后活性良好。
关键词：CO 转化；轻烯烃；双功能催化；低 CO 2 选择性；氧空位；催化技术
中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 10-2092-07

Bifunctional catalyst for conversion of syngas to

light olefins with low CO 2 selectivity

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HUANG Weidong , ZHENG Heping , GUO Yujing , MAO Luyao , YUAN Hao , TANG Jianhua
（1. College of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China; 2. Sichuan Coal Industry
Group Limited Liability Company, Chengdu 610091, Sichuan, China）
Abstract: In order to develop bifunctional catalyst for conversion of syngas to light olefins (STO) with high
catalytic activity and high yield, non-stoichiometric spinel Zn-Cr-Al oxide [ZCA-x, where x is the molar
ratio of Zn/(Cr+Al), that is Zn content] was prepared by co-precipitation of zinc nitrate hexahydrate,
chromium nitrate nonachydrate and aluminum nitrate nonahydrate, and the texture, crystal structure,
morphology and surface charge properties were then measured. The results showed that excessive zinc addition
could reduce crystal particle size and increase the surface oxygen vacancy. ZCA-1.25, with a suitable zinc
content, was then composited with SAPO-34 zeolite, and its STO performance as a bifunction catalyst was
then analyzed. Under the reaction conditions of inlet n(H 2 )/n(CO)=2, space velocity 3000 mL/(g cat ·h), 3.2 MPa,
400 ℃, CO conversion of 46.9% was achieved with the light olefins yield as high as 15.9% and the selectivity
of CO 2 by product only 29.2%. Meanwhile, the catalyst maintained good activity after running for 100 h.
Key words: CO conversion; light olefins; bifunctional catalysis; low CO 2 selectivity; oxygen vacancies;
catalysis technology

[1]
=
轻烯烃（C 2 ～ 4 ）是重要的化工基础原料，其需 方向 。相较于经甲醇制烯烃，合成气制轻烯烃
求量逐年递增，国内供需矛盾巨大。中国的轻烯烃 （STO）中的一步法直接转化工艺所涉及的装置少、
来源主要依赖于石油裂解，然而石油缺口高达 70%（进 流程短，具有显著的经济效益潜质 [2-5] 。
[6]
口量超过 5 亿 t/a），因此，开发非石油基转化工艺， JIAO 等 基于双功能催化转化策略，通过部分
如从煤等经合成气制轻烯烃，成为当前的主要研究 还原的 ZnCrO x 与 SAPO-34 沸石组合，用于 STO 催

收稿日期：2022-04-25; 定用日期：2022-06-01; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220393
基金项目：国家自然科学基金（22178236，21878194）
作者简介：黄伟东（1996—），男，硕士生，E-mail：2019223075152@scu.edu.cn。联系人：唐建华（1970—），男，教授，E-mail：
tangjianhua@scu.edu.cn。