[发明专利]壳层分布型催化剂及其制备方法和费托合成方法

说明书

本发明涉及催化剂制备领域，公开了壳层分布型催化剂及其制备方法和费托合成方法，催化剂的制备方法包括：将多孔载体置于中空转鼓本体中，将含有催化活性组分的溶液喷涂在所述多孔载体表面，所述溶液的总喷涂量小于所述多孔载体的总孔体积，所述转鼓本体具有用于接收多孔载体的可开合进料口以及用于输出多孔载体的可开合出料口，所述转鼓本体的轴向长度与径向最大长度的比值为3‑9，所述转鼓本体水平设置，负载有溶液的多孔载体通过所述出料口离开转鼓本体，然后通过所述进料口向转鼓本体中补充多孔载体，将离开中容器的多孔载体进行干燥以及可选的焙烧。由该方法制备的催化剂壳层率高，强度和成型率高，并且更有利于检测产品质量。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体地，涉及壳层分布型催化剂及其制备方法，本发明还涉及费托合成方法。

背景技术

在催化剂孔道深处反应生成的产物分子如不能及时扩散出去而进一步发生反应，一方面影响催化剂的选择性，另一方面将影响催化剂的寿命。尤其是对内扩散为控制步骤的反应，希望反应发生在利于反应物和产物扩散的位置，一般希望发生在催化剂表层。另外，在催化剂的成本中，活性组分的成本所占的比例较大，如果将利用率不高的分布在孔道深处的组分移至接近催化剂表层的区域中，无疑会显著降低催化剂的成本，并且有利于提高催化剂的活性和选择性。

对于在固定床反应器中进行的如费托(FT)合成这类气-固-液多相反应体系，催化剂的颗粒尺寸一般为几个mm，因此，扩散控制对催化活性的影响难以避免。人们注意到：由FT合成得到的重质石蜡通常以液态、汽溶胶或浆态形式附着在催化剂表面，对反应物H₂和CO在催化剂颗粒内部的扩散产生影响。在反应物的内扩散过程中，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。因颗粒的粒径不同，导致了颗粒内部CO浓度梯度的差异，影响了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，碳链增长几率降低，降低了C₅₊的选择性。现有技术表明，相对于活性组分呈均匀分布的催化剂而言，活性组分非均匀分布的催化剂，如壳层分布型催化剂(即，壳层型催化剂或者蛋壳型催化剂)，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。

US5545674公开了一种壳层分布型催化剂的制备方法，该方法通过使用具有中间干燥或燃烧步骤的浸入或喷雾方法将钴尤其是硝酸钴溶液反复浸渍到粒状载体上。这些方法是繁琐和费时的，并且采用多次浸渍方法，一些金属会超出预期的外层渗入到载体中。

CN101318133A公开了一种用于制备石脑油和柴油的壳层型催化剂，该催化剂以活性炭为载体，采取喷涂的方式将溶液喷到滚动的载体上，然后将催化剂在惰性气体中干燥或焙烧。但是，该方法制备的催化剂的壳层率不高。

CN102451722A公开了一种蛋壳型加氢催化剂的制备方法。该方法采用含有增稠剂和活性金属分散剂的活性金属水溶液浸渍载体，其中在通入空气鼓泡的条件下进行浸渍，再经干燥和焙烧，得到蛋壳型加氢催化剂。该方法能有效调节蛋壳型加氢催化剂表面活性、金属壳层的厚度以及活性金属的分散度，能稳定加氢催化剂上的活性金属组分，减少活性金属组分的流失，降低催化剂生产成本。但是，这种制备方法对时间的要求很严格，并且操作繁琐。