[发明专利]沉淀铁费托合成用催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及费托合成技术领域，具体而言，涉及一种沉淀铁费托合成用催化剂及其制备方法。

背景技术

费托合成是以合成气(CO＋H₂)为原料，该反应原料合成气可由天然气转化或煤气化得到，在催化剂（主要是铁基与钴基）和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的煤间接液化技术之一。这种技术因其初始开发人德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施而得名，即费-托合成或F-T合成技术。费托合成催化剂主要分为铁基与钴基催化剂，其中铁基催化剂抗硫性能好，转化活性高，特别适用于煤基合成气费托合成。利用煤基合成气的费托合成反应实现了由煤至液体燃料的生产途径，这种技术非常适合中国多煤少油的能源结构现状，因此费托合成技术的开发对中国能源具有重大意义。

费托合成反应器可用固定床、流化床或浆态床进行反应，其中浆态床技术优势较大。为了提高合成气的转化效率，改善产物的选择性，新型催化剂的研制始终在进行。

在含铁锰催化剂中，美国碳氢技术公司专利CN1495148A提及了一种含有Fe、Cu、K、Mn以及余量Al的骨架铁催化剂，该催化剂是将Fe、Cu、Mn、Al金属粉加热至熔融状态，混合均匀后骤冷，再以碱溶解金属Al，以钾的醇溶液浸渍，得到活化前的催化剂，该催化剂具有较高的合成气转化活性和较好的中馏分选择性。然而骨架铁催化剂制备时不仅条件苛刻，如温度条件高，需要将金属加热至高温熔融态，在洗涤时，又要用到钾的醇溶液，成本也较高，经济性不如沉淀铁催化剂；并且骨架铁催化剂的催化活性、烯烃选择性及稳定性均有所欠缺，还存在着强度不足的缺陷，最终导致该催化剂的制备能耗高、成本高，经济性差，无法满足工业化FT催化剂装置的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种沉淀铁费托合成用催化剂及其制备方法，该沉淀铁费托合成用催化剂球形度好、比表面积大、产物成分选择性好、强度和活性高。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种沉淀铁费托合成用催化剂，催化剂中各组分按重量份计包括：100份的Fe，0.3～20份的Mn，0.1～15份的Ti，0.2～10份的Cu，以及0.3～10份的K和3～40份的SiO₂。

进一步地，催化剂中各组分按重量份计包括：100份的Fe，0.5～15份的Mn，0.5～12份的Ti，0.5～10份的Cu，以及0.3～8份的K和3.5～30份的SiO₂。

进一步地，催化剂中Fe以Fe₂O₃的形式存在，Mn以MnO的形式存在，Cu以CuO的形式存在，催化剂的比表面积为140～250m²/g。

根据本发明的另一方面，提供了一种沉淀铁费托合成用催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将Fe、Mn、Ti、Cu的可溶性金属盐溶于去离子水中，得到金属盐溶液，金属盐溶液中金属元素的重量比为Fe:Mn:Ti:Cu=100:0.3～20:0.1～15:0.2～10，Fe离子的浓度为0.3～2.5mol/L；（2）将金属盐溶液与沉淀剂溶液沉淀反应，得到沉淀浆料，将沉淀浆料过滤、洗涤，得到共沉淀滤饼；（3）向共沉淀滤饼中加入含钾可溶性盐、硅溶胶和/或含钾硅溶胶，加水打浆，得到Fe：K：SiO₂为100:0.3～10:3～40的催化剂浆液；以及（4）将催化剂浆液干燥，焙烧，得到沉淀铁费托合成用催化剂。

进一步地，金属盐溶液中所各组分的重量比为Fe:Mn:Ti:Cu=100:0.5～15:0.5～12:0.5～10，Fe离子的浓度为0.5～2.2mol/L，催化剂浆液中各组分的重量比为Fe：K：SiO₂=100:0.3～8:3.5～30。

进一步地，步骤（2）中沉淀反应过程中，金属盐溶液与沉淀剂溶液并流混合，沉淀反应获得沉淀浆料。