[发明专利]费托合成沉淀铁基催化剂及其制备方法和应用及合成气经浆态床费托合成制烃化合物的方法

权利要求书

1.一种费托合成沉淀铁基催化剂，该催化剂的组成重量比为Fe:Cu:K:Co:Mn:SiO₂＝100:(0.1～6):(0.6～6):(0.01～0.6)：(0.01～10):(5～27)；该催化剂经低温N₂物理吸附法测定的孔结构具有以下特征：在孔直径≤80nm的总孔体积中，孔直径＜12nm的小孔占比小于35％；孔直径为12～80nm的中孔占比为65％以上。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，在孔直径≤80nm的总孔体积中，孔直径＜12nm的小孔占比小于30％且大于0％。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，在孔直径≤80nm的总孔体积中，孔直径为12～80nm的中孔占比为65％以上且小于99％。

4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，按照ASTM D5757-00空气喷射法，测试所述催化剂的磨损指数为4.0％以下。

5.根据权利要求3所述的催化剂，其中，按照ASTM D5757-00空气喷射法，测试所述催化剂的磨损指数为4.0％以下。

6.一种费托合成沉淀铁基催化剂的制备方法，包括：

(1)将铁盐、铜盐、钴盐和锰盐溶解于水中得到金属盐水溶液，所述水的电导率为60μs/cm以下；将沉淀剂、含硅化合物和水混合得到沉淀剂水溶液，所述沉淀剂选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾和氨水中的至少一种，所述沉淀剂与所述含硅化合物的摩尔比为100：(1～3)；

(2)将所述金属盐水溶液加入所述沉淀剂水溶液中，在温度为55～90℃下进行共沉淀反应，得到的共沉淀产物浆液的pH为5.5～8.5；

(3)对所述共沉淀产物浆液进行冷却，使所述共沉淀产物浆液的温度在15min内降低至20℃以下，并稀释所述共沉淀产物浆液，得到浆料I；

(4)将所述浆料I进行抽滤和洗涤，得到固含量为15～70重量％的沉淀滤饼a；

(5)将硅溶胶或硅酸钾、碳酸钾、水与所述沉淀滤饼a混合打浆，并加入酸液，制得pH为7以下的浆料II；将所述浆料II进行静置，并经抽滤得到滤饼b；将所述滤饼b加水并进行高速剪切搅拌，得到固含量为10～50重量％的催化剂前体浆料III；

(6)将所述催化剂前体浆料III进行喷雾干燥和焙烧；

其中，铁盐、铜盐、钴盐、锰盐、沉淀剂、碳酸钾、硅酸钾或硅溶胶的加入量，满足Fe:Cu:K:Co:Mn:SiO₂的重量比为＝100:(0.1～6):(0.6～6):(0.01～0.6)：(0.01～10):(5～27)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述冷却是向所述共沉淀产物浆液中加入冰块，冰块与所述共沉淀产物浆液的重量比为1：1以下。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述含硅化合物包括固体硅酸钾、液体硅酸钾、硅溶胶、含钾硅溶胶、水溶性二氧化硅和硅酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(2)中，在15min内将所述金属盐水溶液加入所述沉淀剂水溶液。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(5)中，所述浆料II进行静置时，静置温度为20～65℃，静置时间为30～90min。

11.根据权利要求6-10中任意一项所述的方法，其中，所述水的电导率为35μs/cm以下。

12.一种由权利要求6-11中任意一项所述的方法制得的费托合成沉淀铁基催化剂。

13.一种权利要求1-5和12中任意一项所述的费托合成沉淀铁基催化剂在浆态床反应器内进行费托合成反应制备烃化合物中的应用。

14.一种合成气经浆态床费托合成反应制烃化合物的方法，包括：

(a)在还原气氛和稀释介质存在下，将权利要求1-5和12中任意一项所述的费托合成沉淀铁基催化剂在温度为230～320℃、压力为0.1～2.8MPa、所述还原气氛中H₂与CO的摩尔比为(0.2～35)：1的条件下，进行还原反应1～48h，得到还原态活化催化剂；

(b)在所述还原态活化催化剂存在下，将含有CO和H₂的合成气在温度为210～300℃、压力为1.2～2.8MPa的条件下，在浆态床反应器中进行费托合成反应，得到烃化合物；其中，所述合成气中H₂与CO的摩尔比为(0.5～3.5)：1，所述合成气的空速为5～16NL/g-cat·h。