CN105854886B - 合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法及应用 - Google Patents

合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法及应用，催化剂包括Fe、Zr或Mn、K及其氧化物，通过以下步骤制备：以尿素为沉淀剂，与溶液混合后进行微波水热沉淀，经过滤、洗涤，无水乙醇超声分散，所得沉淀记为A；或以氨水为沉淀剂，与溶液混合后进行沉淀，经过滤、洗涤，无水乙醇超声分散，所得沉淀记为B；以尿素为沉淀剂，与所得A搅拌混合后进行动态水热沉淀；或以氨水为沉淀剂，与所得B搅拌混合后进行动态沉淀；所得沉淀经分离、过滤、洗涤、干燥得粉末；配制碳酸钾溶液，作为浸渍液，浸渍粉末，干燥，研磨、压片、造粒，得催化剂。本发明有效提高了烯烃选择性，改善了产物分布；且原料廉价易得，粒径大小可控。

Description

合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法及应用
技术领域
本发明属于能源、化工技术领域，尤其涉及一种合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法及应用。
背景技术
低碳烯烃（乙烯、丙烯以及丁烯）是重要的基本有机化工原料，常用于生产如聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、环氧乙烷或者乙二醇之类的有机化合物，在国民经济中占有十分重要的地位，需求日益增加。目前，低碳烯烃主要来源于石脑油或轻柴油裂解的石油化工路线和甲醇制烯烃（MTP/MTO）过程的非石油路线。我国作为一个“富煤、少油、缺气”的国家，研发利用煤资源化技术高效生产低碳烯烃的技术具有重要的战略意义和应用前景。而一步法制低碳烯烃技术较间接法的甲醇路线具有较强的经济竞争力。目前，通过新方法制备Fe基催化剂，调控其结构、活性组分相互作用，是一步法制低碳烯烃过程催化剂应用的研究重点之一。专利CN 101927156A以甲醇与水的混合液为溶剂、以锆盐为原料，通过水热反应得到单斜晶相氧化锆催化剂，用于CO加氢制C2-C4烯烃，在压力5MPa，温度400~425℃的反应条件下，CO转化率为27.4%，C2-C4烯烃收率（C mol%）为7.9%，该专利催化剂制备方法简易，但CO转化率较低，合成气利用效率不高。专利CN 104549342A报道了Fe-Zr-W-Nb-Sm-Sn以及 Fe-Zr-W-Nb-V-La-Cu 催化剂，用于合成气制低碳烯烃的反应，单程CO的转化率可达95%~98%，乙烯、丙烯、丁烯在碳氢化合物中的选择性可达65%以上，但是催化剂制备不经济，多金属协同作用使重复性变差。专利CN 104549354A报道了锰、钾修饰的碳材料负载铁纳米颗粒制备高分散的锰、钾促进的铁/碳复合物纳米催化剂，该催化剂颗粒大小均匀分布，活性金属具有良好的分散性，低碳烯烃选择性大于45%，然而单程CO转化率低于50%。专利CN 103212399A公开了一种用于合成气制低碳烯烃锆基催化剂的制备方法及应用。该催化剂组成以ZrO2为主活性组分，浸渍Fe、Mn、La、Ce、K助剂。催化剂制备工艺简单，周期短，低碳烯烃选择性较高为48%-62%，单程CO转化率为56%-74%。
现有的催化体系受诸如活性组分的分散均匀性、金属间强相互作用导致的产物分布差、烯烃选择性低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法及应用，旨在解决现有的催化体系受诸如活性组分的分散均匀性、金属间强相互作用导致的产物分布差、烯烃选择性低的问题。
本发明是这样实现的，一种合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法包括：
步骤一，以尿素为沉淀剂，尿素：铁摩尔比为3~4：1，与溶液混合后进行微波水热沉淀，所得沉淀分别过滤、洗涤，经无水乙醇超声分散，所得沉淀记为A；
步骤二，以氨水为沉淀剂，NH4OH：铁摩尔比为3~5：1，与所得溶液混合后进行沉淀；所得沉淀分别过滤、洗涤，经无水乙醇超声分散，所得沉淀记为B；
步骤三，以尿素为沉淀剂，尿素：铁摩尔比0.5~4：1，与所得A混合液混合后进行动态水热沉淀；
步骤四，以氨水为沉淀剂，NH4OH：铁摩尔比=1~4：1，与所得B混合液混合后进行动态沉淀；
步骤五，分别将步骤三、四所得沉淀经洗涤、过滤，干燥、焙烧得粉末。
步骤六，配置碳酸钾溶液，并作为浸渍液，浸渍粉末，干燥，所得粉末经研磨、压片、造粒，得Fe/M-K催化剂。
进一步，所述步骤一之前需要称取30.0~80.0g Fe(NO3)3•9H2O，配制成浓度为0.2~3mol/L的溶液。
进一步，所述步骤一中沉淀条件：微波功率200~600W，时间1~3h，温度130~180oC；
所述步骤二中沉淀条件：沉淀温度20~40oC，搅拌时间2~3h，pH值10-13。
进一步，所述步骤二后需要按Fe:M=(10-2):1摩尔比称取ZrO(NO3)2•2H2O或Mn(NO3)2溶液，分别与超声分散后的沉淀A和B混合、机械搅拌。
进一步，所述步骤三中沉淀条件：均相反应器转速4~10r/min，时间3~4h，温度130~180oC；
所述步骤四中沉淀条件：搅拌时间2~3h，温度20~40oC，pH值10-13。
进一步，所述步骤四之后需要将所得沉淀分别经离心洗涤、过滤，80~120℃干燥过夜，于400~600℃焙烧1-3h，得不同Fe:M摩尔比粉末前驱体；
所述步骤六中按Fe：K摩尔比30-10:1配制碳酸钾溶液，并作为浸渍液，浸渍所得粉末，于80-120℃干燥。
本发明的另一目的在于提供一种所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法制备的催化剂，所述催化剂原料摩尔配比为Fe:M=10-2:1，M为Zr和Mn任意一种；钾含量为Fe/K摩尔比30-10：1。
本发明的另一目的在于提供一种所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法制备的催化剂用于合成气制取低碳烯烃的应用，所述应用包括：固定床反应器，温度280~350℃，压力0.1~2.0MPa，空速500~2000h-1下，以H2、CO或H2/CO体积比2:1-1:1的混合气为还原气，对所述催化剂原位还原处理4~12h；反应条件：原料气H2/CO体积比为3:1-1:1，H2/CO温度300~360℃，压力1.0-3.0MPa，空速500~5000h-1。
本发明提供的一种改善催化剂中金属间的相互作用力的制备方法，用于合成气一步转化制低碳烯烃反应。比较之下，传统催化剂制备工艺，即共沉淀法、微波水热法以及浸渍法等，金属间的作用力较强，不利于活性组分的生成以及活性位的分散，而利用分步沉淀法这一技术手段，借助助剂（Mn、Zr）在二次沉淀中能够很好的分布于催化剂前驱体表面上，可以较好地分散活性组分、减小金属间强相互作用力；同时，催化剂制备所使用的原料硝酸铁、硝酸氧锆、硝酸锰等廉价易得，制备工艺简单，可重复性好、粒径大小可控。本发明的催化剂用于合成气一步直接制低碳烯烃反应活性高，CO单程转化率>90%，烯烷比（O/P）>5.0，C2~4重量含量>43wt%，副产物CH4、CO2以及C5 +选择性低，反应产物分布较好；通过新的催化剂合成方法，对催化剂组成、结构进行创新，完善催化剂结构设计，对于改善产物分布、提高低碳烯烃选择性、降低C5 +生成，提高总烯烃收率具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的第一步沉淀采用水热共沉淀或并流沉淀法；第二步沉淀为动态水热沉淀法或动态并流沉淀法；铁盐选自硝酸铁；锆盐选自硝酸氧锆；锰选择硝酸锰溶液；钾盐选自碳酸钾。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法包括以下步骤：
S101：称取30.0~80.0g Fe(NO3)3•9H2O，配制成浓度为0.2~3mol/L的溶液；
S102：以尿素为沉淀剂，尿素：铁摩尔比为（3~4）：1，与S101所得溶液混合后进行微波水热沉淀，沉淀条件：微波功率200~600W，时间1~3h，温度130~180oC，所得沉淀分别过滤、洗涤，经无水乙醇超声分散，所得沉淀记为A；
S103：以氨水为沉淀剂，NH4OH：铁摩尔比为（3~5）：1，与S101所得溶液混合后进行沉淀；沉淀条件：沉淀温度20~40oC，搅拌时间2~3h， pH值10-13；所得沉淀分别过滤、洗涤，经无水乙醇超声分散，所得沉淀记为B；
S104：按Fe:M=(10-2):1摩尔比称取ZrO(NO3)2•2H2O或Mn(NO3)2溶液，分别与S102、S103超声分散后的沉淀A和B混合、机械搅拌；
S105：以尿素为沉淀剂，尿素：铁摩尔比（0.5~4）：1，与S104所得A混合液混合后进行动态水热沉淀；沉淀条件：均相反应器转速4~10r/min，时间3~4h，温度130~180oC；
S106：以氨水为沉淀剂，NH4OH：铁=（1~4）：1（摩尔比），与S104所得B混合液混合后进行沉淀；沉淀条件：搅拌时间2~3h，温度20~40oC，pH值10-13；
S107：将上述S105、S106所得沉淀分别经离心洗涤、过滤，80~120℃干燥过夜，于400~600℃焙烧1-3h，得不同Fe:M摩尔比粉末前驱体；
S108：按Fe/K摩尔比（30-10）:1配置碳酸钾溶液，并将其作为浸渍液，浸渍S107所得粉末，于80-120℃干燥，所得粉末经研磨、压片、造粒至20~40目，得Fe/M-K催化剂。
本发明制备催化剂的还原条件：固定床反应器，温度280~350℃，压力0.1~2.0MPa，空速500~2000h-1下，以H2、CO或H2/CO（体积比2:1-1:1）的混合气为还原气，对所述催化剂原位还原处理4~12h；反应条件：原料气H2/CO体积比为3:1-1:1，H2/CO温度300~360℃，压力1.0-3.0MPa，空速500~5000h-1。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1
称取Fe(NO3)3•9H2O 75.90g，尿素33.85g，用去离子水配制成120 mL溶液。将上述溶液转入TFM材料的溶样杯中，在微波压力1.6MPa，功率500W下，170oC加热2h。离心洗涤上述沉淀液至中性，加入60mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入70mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取ZrO2(NO3)2•2H2O 4.40g，尿素2.00g，加入80mL去离子水搅拌溶解，将该溶液与前述铁前驱体混合后装入高压反应釜中，使用均相反应器进行动态沉淀，转速5r/min，160oC保持3h。反应后离心洗涤，100oC干燥10h，于550oC焙烧3h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=10:1浸渍0.2754g碳酸钾。120oC干燥4h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Zr[10-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2/CO=2，0.1MPa，300℃/4h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，320℃，空速1000h-1。CO转化率96.0%，CH4选择性为11.5%，C2 =-C4 =占总烃重量43.1%，C5 +含量33.7wt%，O/P值5.38。
实施例2
称取Fe(NO3)3•9H2O50.60g，尿素22.57g，用去离子水配制成80 mL溶液。将上述溶液转入TFM材料的溶样杯中，在微波压力1.6MPa，功率400W下，160oC加热3h。离心洗涤上述沉淀液至中性，加入60mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入50mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取ZrO2(NO3)2•2H2O 5.58g，尿素2.50g，加入95mL去离子水搅拌溶解，将该溶液与前述铁前驱体混合后装入高压反应釜中，使用均相反应器进行动态沉淀，转速5r/min，170oC保持3h。反应后离心洗涤，120oC干燥12h，于500oC焙烧3h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=10:1浸渍0.2754g碳酸钾。100oC干燥8h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Zr[6-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2/CO=2，0.1MPa，300℃/4h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，320℃，空速1000h-1。CO转化率96.0%，CH4选择性为12.2%，C2 =-C4 =占总烃重量45.9%，C5 +含量23.5wt%，O/P值达5.56。
实施例3
称取Fe(NO3)3•9H2O 30.40g，量取尿素13.50g，用去离子水配制成70 mL溶液。将上述溶液转入TFM材料的溶样杯中，在微波压力1.6MPa，功率300W下，140oC加热2h。离心洗涤上述前驱液至中性，加入50mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入60mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取ZrO2(NO3)2•2H2O 10.00g，尿素4.50g，加入80mL去离子水搅拌溶解，将该溶液与前述铁前驱体均匀混合后装入高压反应釜中，使用均相反应器进行动态沉淀，转速5r/min，170oC保持3h。反应后离心洗涤，120oC干燥12h，于500oC焙烧3h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=10:1浸渍0.1954g碳酸钾。100oC干燥8h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Zr[2-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2，0.1MPa，350℃/8h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，320℃，空速1000h-1。CO转化率95.0%，CH4选择性为15.7%，C2 =-C4 =占总烃重量44.2%，C5 +含量为24.6%，O/P值5.07。
实施例4
称取Fe(NO3)3•9H2O 45.50g，量取尿素20.31g，用去离子水配制成100 mL溶液。将上述溶液转入TFM材料的溶样杯中，在微波压力1.6MPa，功率500W下，170oC加热2h。离心洗涤上述前驱液至中性，加入50mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入60mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取Mn(NO3)2溶液 6.70g，尿素2.30g，加入90mL去离子水搅拌溶解，将该溶液与前述铁前驱体均匀混合后装入高压反应釜中，使用均相反应器进行均相反应，转速5r/min，140oC保持3h。反应后离心洗涤，110oC干燥12h，于500oC焙烧2h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe：K=30:1浸渍0.1052g碳酸钾。80oC干燥12h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Mn[6-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2/CO=1，0.1MPa，330℃/5h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，320℃，空速3000h-1。CO转化率90.6%，CH4选择性为13.8%，C2 =-C4 =占总烃重量46.1%，C5 +为21.7%，O/P值5.73。
实施例5
称取Fe(NO3)3•9H2O 45.50g，用去离子水配制成110 mL溶液，量取氨水140.2g，室温下，与上述溶液进行沉淀，保持pH=13。离心洗涤上述前驱液至中性，加入50mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入60mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取Mn(NO3)2溶液 6.70g，用去离子水配制成100 mL溶液，与前述得到的铁前驱体均匀混合，量取氨水15.80g进行沉淀，保持pH=13。反应后离心洗涤，120oC干燥12h，于550oC焙烧2h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=30:1浸渍0.1052g碳酸钾。80oC干燥12h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Mn[6-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2/CO=2，0.1MPa，320℃/4h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，340℃，空速1000h-1。CO转化率94.2%，CH4选择性为15.4%，C2 =-C4 =占总烃重量45.5%，C5 +为23.4%，O/P值5.25。
实施例6
称取Fe(NO3)3•9H2O 40.48g，用去离子水配制成100mL溶液，量取氨水126.42g，室温下，与上述溶液进行沉淀，保持pH=13。离心洗涤上述前驱液至中性，加入60mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入70mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取Mn(NO3)2溶液11.95g，用去离子水配制成170 mL溶液，与前述得到的铁前驱体均匀混合，量取氨水28.10g进行沉淀，保持pH=13。反应后离心洗涤，120oC干燥12h，于450oC焙烧3h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=30:1浸渍0.1052g碳酸钾。80oC干燥12h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Mn[3-1]-K催化剂。催化剂还原条件：CO，0.1MPa，350℃，空速500h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，320℃，空速4000h-1。CO转化率90.3%，CH4选择性为14.4%，C2 =-C4 =占总烃重量46.5%，C5 +为21.2%，O/P值5.57。
实施例7
称取Fe(NO3)3•9H2O 25.30g，用去离子水配制成125mL溶液，量取氨水79.00g并加入40mL去离子水溶解，室温下，与上述溶液进行沉淀，保持pH=12。离心洗涤上述前驱液至中性，加入60mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入70mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取Mn(NO3)2溶液22.41g，用去离子水配制成210mL溶液，搅拌状态下，与前述得到的铁前驱体均匀混合，量取氨水52.70g进行沉淀，保持pH=12。反应后离心洗涤，120oC干燥12h，于500oC焙烧3h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=30:1浸渍0.1052g碳酸钾。110oC干燥6h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Mn[3-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2/CO=2，0.1MPa，300℃/4h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，300℃，空速1000h-1。CO转化率95.6%，CH4选择性为11.8%，C2 =-C4 =占总烃重量43.5%，C5 +为32.6%，O/P值5.53。
实施例8
称取Fe(NO3)3•9H2O 25.30g，用去离子水配制成125mL溶液，量取氨水79.0g并加入40mL去离子水溶解，在40oC下，与上述溶液进行沉淀，保持pH=12。离心洗涤上述前驱液至中性，加入60mL无水乙醇离心2次，倒去上层清液加入70mL无水乙醇进行超声0.5h，后分离上层清液得到铁前驱体。称取Mn(NO3)2溶液22.41g，用去离子水配制成210mL溶液，与前述得到的铁前驱体均匀混合，量取氨水52.70g进行共沉淀，保持pH=12。反应后离心洗涤，120oC干燥12h，于550oC焙烧1h后研磨均匀得到干燥粉末。取上述干燥粉末4.00g，按摩尔比Fe/K=30:1等体积浸渍0.1052g碳酸钾。110oC干燥6h后研磨造粒，筛取20-40目，即得Fe/Mn[3-1]-K催化剂。催化剂还原条件：H2/CO=1，0.1MPa，280℃/12h，空速1000h-1；反应条件：H2/CO=2，1.5MPa，320℃，空速2000h-1。CO转化率92.5%，CH4选择性为13.3%，C2 =-C4 =占总烃重量44.5%，C5 +为23.5%，O/P值5.43。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法包括：
步骤一，以尿素为沉淀剂，尿素：铁摩尔比为3~4：1，与硝酸铁溶液混合后进行微波水热沉淀，所得沉淀分别过滤、洗涤，经无水乙醇超声分散，所得沉淀记为A；
步骤二，按Fe:Zr=(10-2):1摩尔比称取ZrO(NO3)2•2H2O溶液，与超声分散后的沉淀A混合、机械搅拌；
步骤三，以尿素为沉淀剂，尿素：铁摩尔比0.5~4：1，与步骤二所得的混合物混合后进行动态水热沉淀；
步骤四，将步骤三所得沉淀经洗涤、过滤，干燥、焙烧得粉末；
步骤五，配制碳酸钾溶液，并作为浸渍液，浸渍上述粉末，干燥、研磨、压片、造粒，得Fe/Zr-K催化剂。
2.如权利要求1所述的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一之前需要称取一定量Fe(NO3)3•9H2O，配制成浓度为0.2~3mol/L的溶液。
3.如权利要求1所述的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中沉淀条件：微波功率200~600W，时间1~3h，温度130~180℃。
4.如权利要求1所述的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中沉淀条件：采用均相反应器，转速4~10r/min，时间3~4h，温度130~180℃。
5.如权利要求1所述的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤五中按Fe：K摩尔比30-10:1配制碳酸钾溶液，并作为浸渍液，浸渍所得粉末，于80-120℃干燥。
6.一种合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法包括：
步骤一，以氨水为沉淀剂，NH4OH：铁摩尔比为3~5：1，与硝酸铁溶液混合后进行沉淀；所得沉淀分别过滤、洗涤，经无水乙醇超声分散，所得沉淀记为B；
步骤二，按Fe: Mn=(10-2):1摩尔比称取Mn(NO3)2溶液，与超声分散后的沉淀B混合、机械搅拌；
步骤三，以氨水为沉淀剂，NH4OH：铁摩尔比=1~4：1，与步骤二所得混合物混合后进行动态沉淀；
步骤四，将步骤三所得沉淀经洗涤、过滤，干燥、焙烧得粉末；
步骤五，配制碳酸钾溶液，并作为浸渍液，浸渍上述粉末，干燥、研磨、压片、造粒，得Fe/Mn-K催化剂。
7.如权利要求6所述的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中沉淀条件：沉淀温度20~40℃，搅拌时间2~3h， pH值10-13。
8.如权利要求6所述的合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中沉淀条件：动态搅拌时间2~3h，温度20~40℃，pH值10-13；
所述步骤五中按Fe：K摩尔比30-10:1配制碳酸钾溶液，并作为浸渍液，浸渍所得粉末，于80-120℃干燥。
9.一种如权利要求1或6任意一项所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法制备的催化剂，其特征在于， 钾含量为Fe/K摩尔比30-10：1。
10.一种如权利要求1-8任意一项所述合成气一步转化制低碳烯烃的催化剂的制备方法制备的催化剂用于合成气制取低碳烯烃的应用，其特征在于，所述应用包括：固定床反应器，温度280~350℃，压力0.1~2.0MPa，空速500~2000h-1下，以H2、CO或H2/CO体积比2:1-1:1的混合气为还原气，对所述催化剂原位还原处理4~12h；反应条件：原料气H2/CO体积比为3:1-1:1，H2/CO温度300~360℃，压力1.0-3.0MPa，空速500~5000h-1。
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