[發明專利]酸活化蒙脫土載鈷催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110143645.7
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102266780A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 劉忠文;王光偉;郝青青;劉昭鐵
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;C10G2/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及到一種選擇性控制費-托產物分布合成液體燃料用的催化劑。

背景技術

合成氣(CO+H₂)轉化為清潔液體燃料技術是有效利用煤炭、生物質等碳源的有效途徑之一。隨著石油供應的短缺和環境的日益惡化，環保法對運輸燃料的要求標準也越來越高。近年來，隨著煤炭氣化技術的不斷改進，合成氣的生產成本逐步降低，使得合成氣通過費-托合成一步法來制備清潔液體燃料，受到人們越來越高的關注。但費-托合成產物遵循Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布，產物分布較寬，主要在重質蠟和甲烷上具有相對較高的選擇性，對于汽油、柴油餾分的選擇性差。

蒙脫土(montmorillonite，MMT)是一種具有層結構的類分子篩硅鋁酸鹽，儲量豐富，價格低廉。發明人所在的研究小組直接以蒙脫土為載體負載活性組分鈷，用于催化費-托合成反應，反應基本不發生，CO的轉化率僅為3.17％，且沒有C₄～C₂₀汽、柴油餾分段的烴類產品生成。經過大量的研究試驗，發明人發現用Al₂O₃/SiO₂-層柱蒙脫土、Al₂O₃/ZrO₂-層柱蒙脫土、SiO₂/ZrO₂-層柱蒙脫土為載體負載活性組分鈷得到的催化劑，用于催化費-托合成反應，CO的轉化率可達到30％～50％，且產物分布集中在C₄～C₂₀汽、柴油餾分段的烴類產品，但是層柱蒙脫土的制備方法復雜，柱化劑制備條件苛刻，所需時間較長，這些對催化劑的生產與應用帶來諸多不便。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種活性高、穩定性好、C₄～C₁₂烴類燃料選擇性好的酸活化蒙脫土載鈷催化劑。

本發明所要解決的另一個技術問題在于為上述酸活化蒙脫土載鈷催化劑提供一種操作簡單、條件易控的制備方法。

本發明還要解決的一個技術問題在于為上述酸活化蒙脫土載鈷催化劑提供一種用途。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：催化劑的載體為酸活化蒙脫土，活性組分為金屬Co，酸活化蒙脫土的比表面積為100～300m²/g、孔容為0.1～1.0cm³Vg、孔徑分布為0.5～50nm，金屬Co的負載量為5％～25％。

本發明金屬Co的負載量最佳為20％。

上述的酸活化蒙脫土載鈷催化劑的制備方法由下述步驟組成：

1、制備酸活化蒙脫土

將蒙脫土分散于質量分數為10％～30％的酸的水溶液中，配制成質量分數為1％～5％的蒙脫土懸浮液，攪拌，60～100℃活化4～36小時，離心分離，沉淀用蒸餾水洗至中性，置于烘箱內60～80℃干燥10～12小時，用研缽研磨，制備成酸活化蒙脫土。

上述的酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的任意一種。

2、制備酸活化蒙脫土載鈷催化劑

采用等體積浸漬法，按金屬Co的負載量為5％～25％，將六水合硝酸鈷加入去離子水中，超聲15分鐘，配制成浸漬液；將酸活化蒙脫土加入浸漬液中，室溫靜置12小時，置于烘箱中120℃干燥12小時，置于馬弗爐中200℃焙燒2小時，自然冷卻至室溫，取出，壓片，造粒，過40～60目篩，制備成酸活化蒙脫土載鈷催化劑。

本發明的制備酸活化蒙脫土步驟1中，將蒙脫土分散于質量分數為10％～30％的酸的水溶液中，優選配制成質量分數為1％～3％的蒙脫土懸浮液，最佳配制成質量分數為2％的蒙脫土懸浮液。

本發明的制備酸活化蒙脫土步驟1中，最佳用質量分數為20％的酸的水溶液活化蒙脫土，所述的酸最佳為硝酸。

本發明的制備酸活化蒙脫土步驟1中，最佳在80℃活化12小時。

本發明的酸活化蒙脫土載鈷催化劑在費-托合成反應中選擇性合成C₄～C₁₂烴類燃料的用途。使用方法如下：