[发明专利]一种费托合成催化剂、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种费托合成催化剂，该催化剂以Fe和Cu为主要成分，其特征在于该催化剂还包含活性金属成分W、碱性助剂和结构助剂，其中所述的碱性助剂选自Li、Na、K、Mg、Ca、Rb、Cs、Sr、和Th之一，所述的结构助剂选自活性炭、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂和分子筛之中的一种或多种的任意组合。

2.根据权利要求1所述的费托合成催化剂，其中所述催化剂中铁/钨的质量比为Fe/W＝100/0.1-40；优选所述催化剂由Fe、W、Cu、碱性助剂和结构助剂组成，各组分的质量比是：Fe∶Cu∶W∶碱性助剂∶结构助剂＝100∶0.1～5∶0.1～40∶0.5～10∶5～40。

3.根据权利要求2所述的费托合成催化剂，其中所述铁/钨的质量比为Fe/W＝100/2-20；所述铁/铜的质量比为Fe/Cu＝100/0.5-2；所述铁/碱性助剂的质量比为Fe/碱性助剂＝100/2-5；和/或所述铁/结构助剂的质量比为Fe/结构助剂＝100/15-25；优选所述催化剂中各组分的质量比是：Fe∶Cu∶W∶碱性助剂∶结构助剂＝100∶0.5～2∶0.1～40∶2～5∶15～25；更优选其中所述各组分的质量比是：Fe∶Cu∶W∶碱性助剂∶结构助剂＝100∶0.5-2∶5-20∶2～5∶15～25。

4.根据权利要求3所述的费托合成催化剂，其中所述的活性金属成分W选自金属钨的氧化物、硫化物和碳化物；优选所述钨元素以氧化态的形式存在；和/或其中所述的碱性助剂选自金属Li、Na、K、Mg、Ca、Rb、Cs、Sr、和Th之一的氧化物、氢氧化物或其盐类；优选所述碱性助剂是钾的氧化物、氢氧化物或其盐类；更优选所述催化剂的比表面积为50-240m²/g。。

5.根据权利要求1-4任意一项所述费托合成催化剂的制备方法，所述方法可以采用制备催化剂的溶胶-凝胶法、共沉淀法或浸渍法，或采用上述方法的任意组合来制备；优选的，所述的催化剂按照下述方法制备：

(1)配制铁盐溶液，作为沉淀前体；

(2)用碱性沉淀剂对上述溶液进行共沉淀；

(3)将上一步骤得到的沉淀打浆，加入其它所需的各种金属成分和助剂；

(4)将上一步骤得到的浆液干燥成型，成型后的催化剂经热处理后，得到所需的催化剂；

其中所述步骤(3)加入的各种金属成分和助剂的操作可任选的分别在沉淀前、沉淀中或沉淀后加入，也可以在催化剂成型后通过浸渍的方法加入；更优选其中所述金属铜在沉淀前引入铁盐溶液中；所述金属钨在沉淀中引入铁盐溶液或在催化剂成型后通过用钨盐溶液浸渍的方法引入；和/或所述的碱性助剂和结构助剂在沉淀后加入浆液中。

6.根据权利要求5所述制备费托合成催化剂的方法，其中所述的铁源选自铁盐，所述的铁盐选自硝酸铁、硫酸铁、硫酸亚铁和卤化铁，所述铁盐溶液的浓度范围为0.5-1.0摩尔/升；和/或其中所述的钨源是水溶性钨盐；优选所述的钨源为七钨酸六铵水溶液，以共沉淀方式在催化剂的铁氧相前体的生成过程中引入；更优选在引入钨源的过程中加入无机酸或有机酸，所述的无机酸选自硝酸、盐酸、硫酸和磷酸，优选的无机酸是硝酸；所述的有机酸选自甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸和柠檬酸，优选的有机酸是乙二酸。

7.根据权利要求5或6所述制备费托合成催化剂的方法，其中所述的碱性助剂是钾，钾源可以是氢氧化钾、碳酸氢钾、碳酸钾、硅酸钾、醋酸钾、草酸钾或硝酸钾；所述的钾源以水溶液形式加入到沉淀后的浆液中；和/或所述的碱性沉淀剂选自碱金属的氢氧化物、碳酸盐和碱式碳酸盐的溶液，或是氨水、碳酸铵或碳酸氢铵溶液，所述碱溶液的浓度为1-25wt％；优选所述的碱性沉淀剂为氨水溶液；所述碱溶液的浓度为10-15wt％。

8.根据权利要求7所述制备费托合成催化剂的方法，其中所述的沉淀过程可以是将碱性沉淀剂加入到铁盐溶液中，或是将铁盐溶液加入到碱溶液中，或是采用将铁盐溶液与碱溶液并流的并流沉淀工艺；优选所述并流沉淀工艺的温度为10-90℃，pH值为2-11；更优选所述并流沉淀工艺的温度为50-70℃，pH值为6.5-8.5。