[发明专利]费托合成沉淀铁基催化剂及其制备方法和费托合成的方法

说明书

本发明涉及费托合成沉淀铁基催化剂领域，公开了费托合成沉淀铁基催化剂及其制备方法和费托合成的方法。方法包括：(1)向由含有Fe和金属M的沉淀滤饼制得的催化剂浆液加入pH调节剂‑1，得到pH值大于9的碱性浆液；(2)将含硅化合物溶液调节pH值与所述碱性浆液的pH值相同后，再与所述碱性浆液进行混合得到含硅浆液；(3)向含硅浆液加入pH调节剂‑2，调节含硅浆液的最终pH值为5～10，并进行老化和过滤，得到催化剂滤饼；(4)将催化剂滤饼加水进行打浆，得到催化剂浆料，并进行干燥，得到干燥粉末；(5)向干燥粉末上引入金属Q，得到费托合成沉淀铁基催化剂。费托合成沉淀铁基催化剂在保证具有高反应活性和选择性的同时，还具有高抗磨损性能。

技术领域

本发明涉及费托合成沉淀铁基催化剂领域，具体地，涉及费托合成沉淀铁基催化剂及其制备方法和费托合成的方法。

背景技术

费托合成最初在二十世纪20年代由德国化学家Fischer和Tropsch共同发现的，是煤炭和天然气转化为液体燃料或高附加值化工产品的重要途径。上世纪50年代，南非Sasol公司实现了费托合成的工业化生产，其使用的催化剂就是费托铁基催化剂。

费托合成采用的反应器主要有固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器。由于浆态床反应器具有投资成本低、较高生产效率、催化剂易于装卸、反应体系换热条件较好，可直接使用低H₂/CO比的煤基合成气，而显示出较大的技术优势。浆态床反应器所使用的铁基催化剂需具有一定的反应活性，并且催化剂颗粒要具有合适的粒度大小和耐磨损性，以保证反应过程中的反应效率和费托产品蜡与催化剂的在线分离。

CN104624196A公开了一种制备费托合成催化剂的方法，包括：(1)配制含铁和过渡金属M的溶液，将所述含铁和过渡金属M的溶液与SiO₂溶胶混合得到混合溶液1；将所述混合溶液1与水溶性有机物I混合，得到混合溶液2；(2)在沉淀剂的作下，使得所述混合溶液2中的铁和过渡金属M共沉淀，得到沉淀浆料；(3)对所述沉淀浆料经过滤，得到滤饼，将所述滤饼与水、钾助剂前驱体和水溶性有机物II混合打浆，得到浆料；所述浆料进行干燥，得到干燥粉末；(4)向所述干燥粉末中引入抗烧结助剂X前驱体，得到催化剂前驱体，将所述催化剂前驱体干燥后焙烧，得到费托合成催化剂。其中，过渡金属M选自Mn、Cr、V、Mo、W、Ni和Cu；抗烧结剂X前驱体选自Zr、La、Y和Ce的硝酸盐、碳酸盐和有机酸盐；水溶性有机物I选自醇、有机酸和糖类；水溶性有机物II为分子量400-10000的有机物，选自PVP和聚乙二醇。得到的催化剂的比表面积为210-270m²/g，磨损率为9-13％。该方法可以显著提高费托合成铁催化剂的表面积，但是催化剂的磨损率仍然很高，不利于费托合成的工业化生产。

CN1600420A公开了一种费托合成铁基催化剂，该催化剂重量比组成为Fe：Cu：K₂O：SiO₂：Na₂O＝100：0.5-20：0.1-10：2-50：0-5。制备方法包括：(1)按照上述比例将铁粉和铜粉用浓硝酸溶解、稀释，得到含Fe10-100g/L的溶液；(2)向金属盐溶液中加入碳酸钠溶液形成沉淀溶液，过滤、洗涤后得到共沉淀滤饼；(3)该发明的技术要点在于：采用共沉淀法制备铁铜沉淀在共沉淀滤饼中加入去离子水打浆，再加入SiO₂与K₂O的重量比为0.3-3、SiO₂重量浓度为5-50％的硅酸钾水玻璃溶液与上述浆液混合均匀，调浆液pH值4-10制得固含量10-25％重量的催化剂浸渍液，50-100℃下浸渍5-50min；(4)将催化剂浸渍液过滤，得到浸渍物滤饼；(5)将浸渍物滤饼进行烘干、焙烧、压片成型破碎过筛，选取40-400目作为费托合成铁基催化剂。该催化剂在浆态床反应器中具有较高的反应活性和良好的选择性，CH₄选择性较低、多碳数直链烷烃选择性较高。该发明没有公开该催化剂的耐磨损性能。