[发明专利]钴基费托合成催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钴基费托合成催化剂，其特征在于：包括介孔碳载体和活性组分钴，所述活性组分钴限域于所述介孔碳载体中；所述催化剂的比表面积为220～400m²/g，颗粒直径为50～150um。

2.根据权利要求1所述钴基费托合成催化剂，其特征在于：所述催化剂的平均孔径为3～6nm。

3.根据权利要求1所述钴基费托合成催化剂，其特征在于：所述催化剂的孔容为0.2～0.6mL/g。

4.根据权利要求1所述钴基费托合成催化剂，其特征在于：所述活性组分钴的含量占催化剂总重量的1～7％，所述介孔碳载体的含量占催化剂总重量的83～98％。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述钴基费托合成催化剂，其特征在于：所述活性组分钴外面包覆有介孔材料壳层，所述介孔材料壳层的厚度为1～15um。

6.根据权利要求5所述钴基费托合成催化剂，其特征在于：所述介孔材料壳层的含量占催化剂总重量的1～10％。

7.一种权利要求1所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)有机前驱体的制备：配制出的质量含量为18～22％的酚醛树脂溶液；

2)催化剂的制备：第一次取表面活性剂和乙醇，将表面活性剂加入乙醇溶液中，并在35～45℃温度下搅拌使表面活性剂溶解，再向其中加入钴盐溶液和步骤1)制得的酚醛树脂溶液，得到混合溶液，继续搅拌30～90min后，将所述混合溶液在室温下放置24～30h，再于100～120℃温度下干燥20～26h，最后将干燥后的混合溶液转移到碳化炉中，在750～900℃温度下碳化5～10h，获得钴基费托合成催化剂。

8.根据权利要求7所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：它还包括步骤3)，第二次取表面活性剂和乙醇，将表面活性剂溶于乙醇中，并加入均三甲苯，搅拌5～8h，再向其中加入无机前驱体，硝酸及柠檬酸，搅拌12～18h后，接着向其中加入步骤2)所制备的钴基费托合成催化剂，继续搅拌30～60min后，将所得溶液于50～85℃下干燥18～26h，得到固体产物；然后将所得固体产物研磨成粉末，并将所述粉末于450～600℃温度下焙烧4～6h，即可获得介孔材料包覆的钴基费托合成催化剂。

9.根据权利要求7或8所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，第一次取的表面活性剂和乙醇及酚醛树脂的质量比为1∶8～20∶1～1.8；钴盐溶液按最终钴含量占催化剂总重量的1～7％加入。

10.根据权利要求7或8所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，第二次取的表面活性剂和乙醇，均三甲苯，无机前驱体，硝酸，柠檬酸及钴基费托合成催化剂的质量比为1∶20～40∶0～3∶2～3∶0.6～1∶0.4～1∶5～10。

11.根据权利要求8所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，无机前驱体为偏铝酸钠或异丙醇铝。

12.根据权利要求8所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤3)中，第一次取的表面活性剂和第二次取的表面活性剂为P123，F127或F108中的一种或几种。

13.根据权利要求7或8所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，钴盐溶液为硝酸钴溶液或醋酸钴溶液。

14.根据权利要求7或8所述钴基费托合成催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，酚醛树脂溶液的配制方法为：将苯酚加热至40～45℃溶解后加入氢氧化钠，搅拌8～15min后，保持压力不变，接着向其中滴加甲醛溶液，升温至70～95℃反应50～75min，其中，苯酚，氢氧化钠及甲醛的摩尔比为1∶0.1～0.3∶2～5；然后将所得溶液冷却至室温后调节溶液PH至中性，并于40～60℃温度下干燥12～24h，最后向其中加入无水乙醇定容，制得质量含量为18～22％的酚醛树脂溶液。

15.一种权利要求1所述钴基费托合成催化剂的应用，其特征在于：在使用之前，利用惰性气体对所述钴基费托合成催化剂进行还原，其中，所述惰性气体的体积空速为1000～3000h^-1，升温速率为1～3℃/min，温度为480～500℃，还原时间为6～10h，还原压力为0.1～1.0MPa；然后利用还原后的钴基费托合成催化剂在浆态床反应器中以合成气为反应气体进行费托合成反应，其中，反应温度为200～250℃，反应压力为1.0～3.0MPa，合成气中H₂：CO的体积比为2：1，合成气空速为1000～3000h^-1。