[發明專利]一種費托合成熔鐵催化劑及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 200810202454.1
• 申請日: 2008-11-10
• 公開（公告）號: CN101391219A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 孫啟文;蔣凡凱;陳立才;劉繼森
• 申請（專利權）人: 上海兗礦能源科技研發有限公司
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C07C1/04;C10G2/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及催化劑及其制備方法，具體說是設計一種用于流化床費托合成反應器的催化劑及其制備方法。

背景技術

費托合成反應(F-T?Synthesis)是合成氣(CO+H₂)在催化劑上轉化為烴類液體燃料的核心過程。合成氣由天然氣轉化制取或由煤氣化制取。費托合成反應采用鐵基或鈷基催化劑。一般而言，鈷基催化劑適用于由天然氣轉化得到的合成氣，鐵基催化劑因具有良好的變換活性和耐硫性能，適用于煤基費托合成過程。

鐵基費托合成催化劑的制備方法主要有沉淀法和熔融法，由于熔融法制備的催化劑機械強度較高，具有較強的抗破碎能力，因此熔融法制備的催化劑比由沉淀法制備的催化劑更適合在流化床反應器中使用，熔鐵催化劑另一優點是生產成本較低。

上世紀初，Harber和Mittasch等成功開發了合成氨熔鐵催化劑后，人們對此進行了極其深入的研究。傳統熔鐵催化劑主體成分為Fe₃O₄，催化劑的促進劑通常有K₂O，MgO，Al₂O₃等。南非SASOL首先開發了用于費托合成的熔鐵催化劑。在五十年代初，中國科學院大連石油研究所開發了用于費托合成的362-2氮化熔鐵催化劑，并在φ600mm反應器內進行了中試，該催化劑存在嚴重破碎問題。美國專利(U.S.P40838880)發明的熔鐵催化劑主體成分為Fe₃O₄，其助劑為K₂O、MnO、Al₂O₃、MgO、V₂O₅、Cr₂O₃等，中國專利CN100355496C發明一種主體相為氧化亞鐵，促進相為Al₂O₃、V₂O₅、CaO、CuO、Cr₂O₃、MgO、K₂O、MnO、ZrO₄、CeO₂、La₂O₃、Sm₂O₃、ThO₂、WO₃、Rh₂O、TiO₂、SiO₂任意兩種或兩種以上組成，該催化劑機械強度優于傳統催化劑。

福州大學俞秀金等研究了Fe-Co系熔鐵催化劑，該催化劑以Fe₃O₄為基礎，添加Al、K、Ca等助劑。與傳統Fe系熔鐵催化劑相比具有CO轉化率高達98％，反應溫度低，產物中CO₂含量低等優點。

中國專利CN1279142C發明一種主體相為Fe₃O₄的熔鐵費托合成催化劑，以Al₂O₃、CaO、K₂O、SiO₂為助催化劑，該催化劑的C⁵⁺的時空產率較低。

以上催化劑存在甲烷選擇性高，烯烴和C⁵⁺選擇性低等缺點。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供具有高強度、低甲烷選擇性、高烯烴選擇性、適用于流化床反應器的費托合成催化劑，以及一種生產工藝簡單、生產成本低廉的適合于大規模生產的費托合成熔鐵催化劑的制備方法及應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種費托合成熔鐵催化劑，其特征在于，該催化劑為鐵基催化劑，鐵(Fe)的重量百分含量為50-85％，三價鐵和二倍二價鐵的物質的量比值Fe³⁺/2Fe²⁺為0.5-1.5，還包括助催化劑，其組成為：氧化鋁(Al₂O₃)0.1-1.5g/100gFe，氧化鎂(MgO)0.1-1.5g/100gFe，氧化鉀(K₂O)0.2-1.2g/100gFe，氧化鈉(Na₂O)0.1-2g/100gFe，氧化鈣(CaO)0.1-1.5g/100gFe，氧化硅(SiO₂)0.5-2g/100gFe。