[发明专利]一种壳层分布的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，更具体地说涉及一种活性组分壳层分布的催化剂及其制备方法。

背景技术

在固定床反应器中，扩散控制对催化性能的影响难以避免。例如，费托合成反应是一种气-固-液多相反应体系，其中，H₂的扩散速度比CO快，CO在催化剂颗粒内的扩散限制作用明显强于H₂。此外，催化剂颗粒的粒径不同，会导致颗粒内部CO浓度梯度的差异，影响CO与金属活性中心位的结合，使得在活性中心上吸附的H/C比增大，使碳链增长几率降低，降低了C₅⁺的选择性。

现有技术中常通过催化剂设计，试图消除或降低这种影响。

US4522939公开了一种通过混捏和/或浸渍制备催化剂的方法，所述催化剂组成为：每100pbw(重量分数)的载体含有3-60pbw的钴和0.1-100pbw的至少一种选自锆，钛或铬的其它金属，所述载体选自氧化硅，氧化铝或氧化硅-氧化铝，其特征在于所述催化剂的L和S满足(3+4R)＞(L/S)＞(0.3+0.4R)。其中，L代表钴在催化剂中的总含量(单位为mgCo/mL)，S代表催化剂的比表面积(单位为m²/mL)，R代表由混捏引入催化剂中钴的量与催化剂中钴的总量的重量比，当催化剂由浸渍法制备时R＝0。当所述制备方法使催化剂满足关系式：(3+4R)＞(L/S)＞(0.3+0.4R)时，催化剂的活性和C₅⁺选择性最高。

US4599481公开了一种由一氧化碳与氢催化反应生产烃的方法，该方法包括在125-350℃，压力5-100巴(bar)条件下将一氧化碳和氢与催化剂接触，所述催化剂含有载体和负载在该载体上的钴，所述钴在载体上的分布满足(∑Vp/∑Vc)＜0.85，其中，∑Vc代表催化剂颗粒的总体积，∑Vp为催化剂中壳层体积。当在壳中钴的含量大约为90％时，催化剂有高的活性和选择性。该催化剂的制备方法是先用水处理载体，之后浸渍硝酸钴溶液，然后干燥和焙烧。

CN101462079A公开了一种壳层分布催化剂制备方法，包括用含有效量活性金属组分的溶液浸渍载体，其特征在于，所述溶液中的溶剂为水、醇、醚、醛、酮中的一种或几种与至少一种表面活性剂组成的混合物，以溶液的总量为基准，所述表面活性剂的含量为0.01-10.00重量％，所述的浸渍满足：V_L/V_C＝0.01～0.99，其中，V_L为浸渍液体积，V_C为载体的孔体积。该发明提供的催化剂在确保活性金属组分在载体中的分布呈现明显的壳层分布特征的同时，活性金属组分在所述壳层中的分布更为均匀。

现有技术表明，相对于活性组分径向呈均匀分布的催化剂而言，非均匀分布的如壳层分布(蛋壳型)的催化剂，由于扩散限制小，可显著地提高如费托合成这类反应中的C₅⁺选择性，降低甲烷的选择性，更适合用于费托合成这类反应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有技术的基础上，提供一种性能得到进一步改善的活性金属组分呈壳层分布的催化剂及其制备方法。

本发明涉及以下内容：

1、一种壳层分布的催化剂，含有载体和负载在该载体上的活性组分，其特征在于，所述活性组分在壳层内的分布满足：R₁≥R₂≥R₃，且R₁≠R₃，式中，从催化剂颗粒外边沿起，R₁为壳层厚度沿径向的六分之一处的活性组分的含量，R₂为壳层厚度沿径向的六分之三处的活性组分的含量，R₃为壳层厚度沿径向的六分之五处的活性组分的含量。

2、根据1所述的催化剂，其特征在于，其中的R₁/R₃＝1.5～2，R₁/R₂＝1～1.5。

3、根据1所述的催化剂，其特征在于，所述活性组分选自钴和/或铁，以氧化物计并以催化剂为基准，所述选自钴和/或铁的活性金属组分的含量为1～60重量％。

4、根据3所述的催化剂，其特征在于，以氧化物计并以催化剂为基准，所述选自钴和/或铁的活性金属组分的含量为5～50重量％。