[发明专利]一种催化剂在费托合成反应中的应用

说明书

本发明涉及工业催化领域，公开了一种催化剂在费托合成方面的应用。该催化剂由载体和活性组分钴组成,也可以同时含有助剂。本发明的特征在于，所述载体为尖晶石，并且载体中含有Mn。本发明所述负载型钴基费托合成催化剂用于费托合成反应时，具有高的活性、高的C₅₊选择性和低的CH₄选择性，是一种高效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及其制备方法和其在费托合成反应中的应用。

背景技术

费托合成是一种将合成气转化为清洁的液体燃料的重要途径，是一种重要的天然气液化技术。费托合成反应是一种非常复杂的催化反应工艺，它的产品比较复杂，包括油类、醇类、含氧化合物等，目标产物不同催化剂不同。制备高活性和高选择性稳定性的催化剂是费托合成反应的重要研究方向。

大量研究表明，金属与载体之间的相互作用大小会影响活性组分在载体表面的分散情况和还原性质，造成较大的催化性能的差异。金属与载体之间的相互作用于载体本身的性质有关。此外，添加助剂同样可以改变载体与金属之间的相互作用，提高金属的分散度、还原度，提高催化性能。贵金属助剂，可以提高金属分散度，提高还原能力，从而提高催化剂活性。氧化物助剂，如氧化锆，同样可以减弱载体与金属之间的相互作用，提高金属的分散度，减少金属钴与载体形成复合物的可能。氧化锰也是一种常用的助剂，研究表明，Mn的存在可以减小钴的颗粒尺寸，提高分散度，且有利于CO的桥式吸附，有利于提高催化剂的活性和选择性。

CN102908957B公开了一种负载型钴基费托合成催化剂，添加了Zr、Li、Mn、Mo、Ti、Mg、Cu、W中的一种或几种作为第一助剂，以Pt、Re、Rh、Ru、Pd、Ir中的一种或几种为第二助剂制备的催化剂，提高的催化剂的活性，降低了甲烷的选择性，提高了目标产物的选择性。

CN107617442A公开了一种含Mn助剂的费托合成沉淀铁基催化剂，并将其费或合成浆态床反应器中，发现该催化剂可以调高CO转化率，降低甲烷和二氧化碳的选择性。

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。

本发明涉及一种催化剂在费托合成反应方面的应用，该催化剂由载体以及负载在所述载体上的活性组分Co组成，并且可以同时含有金属助剂。所述载体为钴锰铝尖晶石，构成尖晶石的三类金属分别为Co、Mn、Al。铝和钴的金属元素摩尔比为1:0.1～1:5，锰与钴的元素摩尔比为1:1～1:100,优选为1:1-1:30。当含有金属助剂时，所述金属助剂为Pd，添加Pd的质量分数占催化剂总质量的0.01％-0.1％。

按上述本发明所述催化剂在费托合成反应方面的应用，所述载体按下述步骤制备：

1)将硝酸钴、硝酸铝和金属锰的前驱体以一定的比例加入到乙醇中，搅拌溶解得到混合溶液；

2)向步骤1)得到的混合溶液中加入环氧丙烷，形成凝胶；

3)将步骤2)得到的凝胶干燥，形成干凝胶；

4)将步骤3)得到的干凝胶焙烧，制得钴锰铝尖晶石载体。

按上述本发明所述催化剂在费托合成反应方面的应用，所述载体的制备过程中，锰的前驱体为硝酸锰、醋酸锰、碳酸锰、氧化锰中的一种或几种。

按上述本发明所述催化剂在费托合成反应方面的应用，所述载体的制备过程中，乙醇的摩尔数为加入金属的元素总摩尔数的1～50倍。

按上述本发明所述一种负载型钴基费托合成催化剂载体的制备方法，所述载体的制备过程中，环氧丙烷的摩尔数为加入金属的总摩尔数的1-30倍。