[发明专利]一种费托合成催化剂及制备方法和应用

说明书

一种费托合成催化剂中活性组份为Fe 55‑65 wt%，Co 8‑15 wt%，Ni 2‑6 wt%，其他组分20‑30 wt%。本发明成本低，制备简单，寿命长，时空收率高的优点。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种费托合成催化剂及制备方法和应用。

背景技术

费托合成(又称F-T合成)，是将合成气(H₂和CO)在催化剂作用条件下转化为高级烃的过程。费托合成过程的产品具有燃烧性能好，清洁、环保的优点，是能将煤、天然气、生物质、煤层气等原料转化为其它高附加值化工产品以及洁净燃料的重要技术方法，同时也是煤制合成油的关键技术。

可用于费托合成的活性金属主要有过渡金属铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钯(Pd)、钌(Ru)、铂(Pt)、铑(Rh)等，但由于活性、选择性以及价格等方面的原因，一般使用Fe和Co作为费托合成催化剂。专利CN 1695803A报道了一种高温费托合成铁基催化剂及其制备方法，该催化剂中Fe的重量百分含量为50-70，并配以Na、K、Cr、Cu等助剂，在浆态床中CO转化率在85％以上，C₂₀^-以上烃含量高，甲烷选择性低于10％。专利CN 1597105A制备了一种Fe-La-Cu-K-Si催化剂，以硫酸亚铁为原料，碱性化合物为沉淀剂，将得到的浆液洗涤后加入不同模数的硅酸钾水玻璃溶液，经喷雾干燥后制得Fe基催化剂，其CO₂选择性高于30％，C₅以上烃类在70％以上。专利文件CN 1785515公开了一种Co/ZrO₂催化剂的制备方法。该方法首先通过溶胶凝胶法制备得到介孔ZrO₂载体，之后进行Co和贵金属的负载，在优化的条件下，其C₁₂-C₁₈烃类产物的选择性达到32％。专利CN 1417292A公开了一种Co/AC催化剂的制备方法，并运用于费托合成反应，在优化的反应条件下，其CO转化率为64.1％，C₅以上烃类的选择性为80.7％。

Fe基催化剂加氢活性较高，价格便宜，允许在较宽的温度范围内操作，但是其水煤气变换活性高，易积碳和中毒；而Co基催化剂在反应中则较为稳定，催化剂寿命长，碳链增长能力高，但其操作温度较低，时空收率低于Fe基催化剂。

发明内容

针对传统费托合成Fe基和Co基催化剂存在的问题，以及传统催化剂制备方法过程复杂，成本较高的现状，本发明提供一种成本低，制备简单，寿命长，时空收率高的费托合成催化剂及制备方法及其应用。

本发明的具体技术方案如下：

(1)将干燥后的红土镍矿进行干式研磨，使矿粉粒度≤2mm，然后取粉碎后的红土镍矿，加入5-15wt％的Na₂CO₃或CaO中的至少一种，混合均匀后加入去离子水，置于带有搅拌装置的反应器中打浆形成浆液；

(2)向浆液中加入可溶性Co盐，充分浸渍混合后，将搅拌装置升温，在60-80℃下将水蒸干，并于40-60℃下老化1-3h；

(3)将所得固体置于反应器中还原焙烧，使其中非/弱磁性的Fe₂O₃、NiO还原为磁性的Fe₃O₄、Fe、Ni，并促使Co进一步与Fe复合；

(4)将上述焙烧样湿式细磨、调浆，在磁选机中进一步抽离和富集有效组分，之后收集磁性样在400-600℃下焙烧4-6h即得所述费托合成催化剂。

如上所述在步骤(1)中，所述的红土镍矿的初始Ni含量为0.8-1.5wt％，Fe含量为30-40wt％。

如上所述在步骤(1)中，所述的红土镍矿干燥条件为：100-110℃，干燥2-3h；所述的去离子水加入量为红土镍矿：去离子水＝8-10g：10-15mL。