[发明专利]一种钴基催化剂在费托合成反应中的应用

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种费托合成催化剂的制备方法及其应用。所述负载型钴基费托合成催化剂包含载体及负载在所述载体上的活性组分和金属助剂，其中所述载体为钴铝尖晶石载体，所述金属活性组分为金属Co，金属助剂为贵金属Pd、Pt、Ru、Rh中的一种或几种。本发明提供的费托合成催化剂经还原后不仅具有较高的催化活性，而且具有良好的费托合成反应选择性，高的C₅₊选择性、低的CH₄选择性，同时具有良好的稳定性，是一种优良的费托合成反应催化剂。

技术领域

本发明涉及一种钴基费托合成反应催化剂的制备方法及其在费托合成反应中的应用。

背景技术

能源是生活和经济不断进步的物质基础，60年代以后，大量石油和天然气被开发，成为主要的能源来源。然而。近年来，随着世界石油资源的日益短缺、环境污染、能源供应安全等问题的出现，许多国家不得不寻找其他能源。费托合成是以煤、天然气、生物质等为基础原料生产汽油、柴油以及高品质蜡的技术，是对资源实现高效清洁利用的重要技术，而催化剂的研发则是费托合成技术发展的关键。

影响费托合成催化剂活性和稳定性的主要因素有载体的比表面积、载体的孔结构、载体与金属活性组分之间的相互作用、金属的分散度等因素。费托合成反应催化剂的活性组分主要有金属钴和金属铁，金属钴具有低的水煤气反应活性、高的C₅₊选择性，良好的稳定性等优点。钴基费托合成反应催化剂的载体主要有氧化硅、氧化铝、活性炭等。氧化铝具有丰富的比表面、独特的孔道结构、良好的机械强度，是一种良好的费托合成反应催化剂的载体，但是由于氧化铝在反应过程中与金属钴之间的强的相互作用从而形成钴铝化合物从而导致催化剂活性下降，而且氧化铝载体的水热稳定性较差，氧化铝的晶型结构在反应过程中会发生一定程度上的破坏。为了解决这一问题，很多研究者采用添加助剂的方式来改变金属钴与氧化铝之间的相互作用，提高催化剂的稳定性。先前的工作中我们提出了采用尖晶石为载体制备催化剂的方法，制备的催化剂具有高的反应活性，好的C₅₊选择性以及良好的稳定性。为了进一步提高催化剂的性能，我们采用添加助剂的方式对催化剂进行改性。

CN102962066A公开了一种以贵金属铂、钯、钌、铑、铱中的一种为助剂，以γ-Al2O3为载体，以金属钴为活性相的费托合成反应催化剂。研究表明该催化剂具有高活性和稳定性，可用于浆态床和固定床反应器。

US5733839公开了一种以Pd为助剂并以氧化铝为载体的费托合成钴基催化剂，该催化剂中Pt和Co的重量比(0.00005-0.1):1。研究表明，该催化剂具有较高的催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性、高选择的钴基费托合成反应催化剂和制备方法以及其在固定床和浆态床中的应用。

本发明涉及一种负载型钴基催化剂及其在费托合成反应中的应用。该催化剂包含载体以及负载在所述载体上的活性组分Co和金属助剂，所述载体为钴铝尖晶石载体，所述金属助剂为贵金属为Pd、Pt、Ru、Rh中的一种或几种。助剂在催化剂中的重量百分含量以贵金属元素计为0.0005-0.5％，优选的贵金属助剂在催化剂中的重量百分含量为0.005-0.1％，更优选的为0.05％-0.1％。

按上述本发明所述催化剂的应用，活性组分Co在催化剂中的重量百分含量为10-35％，优选的Co重量百分含量为10-25％。所述载体中铝和钴的摩尔比值为1:0.1-1:5，优选为1:1-1:5。

按上述本发明所述催化剂的应用，其中，所述钴基费托合成催化剂的载体为钴铝尖晶石载体，其制备方法包括：

1)将硝酸钴和硝酸铝按所需比例加入到乙醇中，搅拌溶解；

2)向步骤1)所得混合物中加入环氧丙烷，形成凝胶；

3)将步骤2)所得凝胶干燥形成干凝胶；

4)将步骤3)所得干凝胶焙烧得到钴铝尖晶石载体。