[发明专利]一种以改性氧化铝为载体的费托合成催化剂及其应用

说明书

发明领域

本发明是关于一种费托合成催化剂及其应用。

背景技术

随着全球石油资源越来越稀缺，人们对环境保护的日益重视，利用煤和天然气制备清洁燃料越来越受到人们的重视。

费托合成，是指合成气在催化剂上转化成烃类的反应，产物包括烷烃和烯烃，产品经过深加工可得到优质液体燃料，如优质柴油和航空煤油等。

费托合成催化剂常用的有钴基和铁基两种。钴基催化剂相对于铁基具有长寿命和低的水汽变换活性等优点。费托合成反应器主要有固定床，浆态床和流化床。前两者用于低温费托合成，而后者用于高温费托合成。由于费托合成是强放热反应，因此具有较好的传热和在线装填能力的浆态床相对于固定床反应器在低温费托合成反应方面具有明显的优点。但浆态床反应催化剂在反应时相互间碰撞摩擦十分严重，易产生细粉，影响生成的蜡与催化剂分离，同时影响蜡产品的提质升级。这就要求浆态床费托合成催化剂具有较好的强度和耐磨性能。

US7402612公开了一种通过勃姆石与结构稳定剂反应再焙烧得到一种结构稳定费托合成载体的方法。

US7560412公开了一种通过喷雾干燥含Co和Al的浆液制备浆态床Co基费托合成催化剂的方法。

US7011809公开了一种通过酸性溶液处理γ-氧化铝制备抗耐磨催化剂载体的方法。

US6262132公开了一种含Ti的γ-氧化铝载体制备耐磨催化剂的方法。

WO2006136863公开了一种在氧化铝中加入Li形成铝酸锂，再用铝酸锂为载体制备负载型Co催化剂，得到的催化剂具有提高的耐磨性和耐水性的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的、耐磨性能和高活性均得到改善的催化剂以及采用该催化剂进行费托合成的方法。

本发明提供一种费托合成催化剂，该催化剂含有载体和负载在该载体上的选自铁和/或钴的活性金属组分，其特征在于，所述载体为一种由包括选自锌、钴和镍中的一种或几种助剂金属组分改性的氧化铝，以氧化物计并以所述载体为基准，所述选自锌、钴和镍中的一种或几种助剂金属组分的含量为0.5重量％-15重量％；所述改性氧化铝的制备方法包括：

(1)制备含有碱和含有选自锌、钴或镍的化合物中的一种或几种的水溶液；

(2)用步骤(1)制备的溶液浸渍氧化铝；

(3)将经步骤(2)浸渍的氧化铝干燥并焙烧。

本发明进一步提供一种费托合成方法，包括在费托合成反应条件下将一氧化碳和氢气的混合物与催化剂接触反应，其特征在于，所述催化剂为前述本发明提供的催化剂。

按照本发明提供催化剂，所述选自锌、钴和镍中的一种或几种助剂金属组分的含量优选为1重量％-10重量％，进一步优选为2重量％-8重量％。

所述改性氧化铝的制备方法的步骤(1)中的碱选自氨、氨水和有机胺中的一种或几种，优选氨或氨水，所述碱的用量使所述溶液的pH值为7.5-14，优选为pH值为8.5-13，进一步优选pH值为9-12.5。

所述含锌化合物、含钴化合物或含镍的化合物，选自它们的水溶性化合物，例如，选自它们的硝酸盐或氯化物中的一种或几种。

所述干燥和焙烧的方法和条件为制备费托合成惯用的干燥和焙烧的方法和条件。例如，采用加热干燥的方法，当采用加热方法干燥时，所述干燥的条件包括：干燥温度为100℃-300℃，优选110℃-150℃，干燥时间为0.5小时-48小时，优选2小时-12小时。所述焙烧的条件包括：焙烧温度为500℃-900℃，优选550℃-850℃，进一步优选为600-800℃，焙烧时间为0.5小时-12小时，优选1小时-8小时，进一步优选为2小时-6小时。

按照本发明提供催化剂，在满足浆态床反应要求的前提下，对所述载体的粒径没有特别限制，在优选情况下，所述载体的平均粒径优选为20微米150微米，进一步所述载体小于20微米的颗粒体积分数不大于10％，其中，所述载体的评价粒径采用ISO 13320-1粒度分析-激光衍射方法测定。所述氧化铝优选为γ-氧化铝，进一步优选比表面积100米²/克-200米²/克；孔容0.4毫升/克-0.8毫升/克；孔直径在5纳米-10纳米所占比例不小于70％的γ-氧化铝。所述载体可以是通过水合氧化铝喷雾干燥并焙烧的方法制备，也可以是市售的商品。