[发明专利]费托合成铁基催化剂及其制备方法和应用以及合成气经费托合成制烃化合物的方法

说明书

本发明涉及费托合成铁基催化剂的制备领域，公开了一种费托合成铁基催化剂及其制备方法和应用以及合成气经费托合成制烃化合物的方法，该催化剂包括以下组分：铁、铜、钾、稀土金属和二氧化硅，所述催化剂中各组分的重量比满足Fe：Cu：K：R：SiO₂＝100：(0‑10)：(0.1‑9)：(0.1‑18)：(5‑50)，其中，R为稀土金属，所述稀土金属选自镧、铈、镨、钕、镱、钐、钆和铒中的至少一种，该费托合成铁基催化剂通过共沉淀反应获得，另外，该费托合成铁基催化剂的小孔含量较低，化学稳定性较好，在合成气制烃过程中，能够满足长周期的使用，并且能够有效的降低CO₂和CH₄的选择性。

技术领域

本发明涉及费托合成铁基催化剂的制备领域，具体涉及费托合成铁基催化剂及其制备方法和应用以及合成气经费托合成制烃化合物的方法。

背景技术

费托(F-T)合成是煤间接液化的核心技术，通常在沉淀铁基或负载钴等F-T合成催化剂的作用下，由合成气(CO+H₂)催化反应合成液态烃类/蜡类烃产物为目的。沉淀铁基催化剂，因其在原材料价廉易得、能适应反应操作温度及合成气的H₂/CO比更宽、烯烃选择性较高等方面的优势，仍旧是研究开发的重点。

CN101869840A中公开了一种用于浆态床费托合成的微球状铁基催化剂，该催化剂的活性组分为Fe，其特征在于催化剂还包括过渡金属助剂M、结构助剂S和K助剂，所述的过渡金属助剂M选自Mn、Cr和Zn中的一种或多种的组合，所述的结构助剂S为SiO₂或/和Al₂O₃；所述各组分的重量比为Fe：过渡金属助剂M：结构助剂S：K＝100：1-50：1-50：0.5-10；其中所述的金属组分以元素计，所述的结构助剂以氧化物计，并公开了一种微球状铁基催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)按所需比例，以金属Fe、过渡金属M和硝酸为原料制备所述金属的硝酸盐溶液，或者直接将所述各种金属的硝酸盐溶解制得混合硝酸盐溶液，向所述的盐溶液中添加结构助剂S；(2)以氨水为沉淀剂，采用共沉淀方式制得浆料；(3)将制得的浆料洗涤、过滤，制得催化剂滤饼；(4)向滤饼中添加所需量的K助剂钾盐和去离子水，打浆，调节pH值至4-10后乳化，制得浆料；(5)将所制得的浆料喷雾干燥成型，经焙烧后得到所述的催化剂，该微球状铁基催化剂中需加入大量的Mn、Cr和Zn盐，并且该微球状铁基催化剂的制备方法中硅源的加入方式使得制备得到的催化剂的小孔偏多，并且不易出现大孔结构，导致该催化剂的化学稳定性差。

CN104707620A中公开了一种制备费托合成催化剂的方法，包括下述步骤：(1)将硅酸盐溶液经阳离子交换处理得到硅酸溶液；将所述硅酸溶液经阴离子交换处理除去其中的阴离子杂质，得到活性硅酸溶液；所述活性硅酸溶液以SiO₂计其质量浓度为0.5％-5％；(2)将硝酸铁溶液与所述活性硅酸溶液混合得到混合溶液1，对所述混合溶液1进行老化，得到含Fe的老化活性硅酸溶液；所述硝酸铁溶液为一次加入或分两次加入，所述硝酸铁溶液分两次加入时，第一次的加入量为全部硝酸铁溶液的0.1％-1％，剩余量的硝酸铁溶液在老化后再加入；所述混合溶液1中Fe与SiO₂的质量比为100:1-60；所述老化的温度为25℃-80℃，时间为1h-36h；(3)将所述含Fe的老化活性硅酸溶液与过渡金属M的硝酸盐溶液混合，得到混合溶液2；(4)在沉淀剂的作用下，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；(5)对所述沉淀浆料进行过滤，得到滤饼，将所述滤饼与水和钾助剂前驱体混合打浆，得到浆料；将所述浆料干燥成型后得到催化剂前驱体；(6)将所述催化剂前驱体焙烧得到费托合成催化剂，该方法制备得到的催化剂依然具有较高的小孔分布，并且磨损值较高。