[發明專利]一種鐵基費托合成催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110268041.5
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102380390A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 吳秀章;林泉;王鵬;門卓武;呂毅軍
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國神華煤制油化工有限公司;中國神華煤制油化工有限公司北京研究院
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C10G2/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術領域

本發明涉及費托合成工藝過程，更具體地說，是一種鐵基費托合成催化劑及其制備方法。

背景技術

上個世紀二十年代，德國科學家F.Fischer和H.Tropsch發現了在鐵或鈷催化劑作用下用合成氣合成烴類或含氧化合物的方法。此后，人們把以合成氣為原料生產各種烴類以及含氧有機化合物的方法稱為費托(F-T)合成法。

鐵基催化劑的制備方法主要有沉淀法和熔融法。其中，熔融法制得的催化劑比表面積較低、活性低，但機械強度高，適用于采用流化床反應器的高溫費托合成工藝。沉淀法制得的催化劑比表面積高，活性高，但機械強度略差，適用于采用固定床反應器和漿態床反應器的低溫費托合成工藝。

在鐵基催化劑作用下的費托合成反應體系中，除生成烴類的主反應(CO+2H₂＝-CH₂-+H₂O)外，還存在水煤氣變換反應(CO+H₂O＝CO₂+H₂)和甲烷生成反應(CO+3H₂＝CH₄+H₂O)。其中水煤氣變換反應可以將水中的氫釋放出來，向反應體系補充氫源，但當水煤氣變換反應選擇性過高時，會導致CO₂選擇性過高，使系統中的惰性CO₂氣體過多，不僅消耗CO，而且降低裝置有效體積，增加操作成本。而甲烷生成反應消耗了CO和H₂，生成的卻是低價值的甲烷和水。因此，水煤氣變換反應和甲烷生成反應是希望盡可能抑制的副反應。

自上世紀30年代開始，在Fischer等人的研究中就將堿金屬中的鉀元素作為費托反應鐵催化劑中的電子助劑。到目前，幾乎所有的鐵基費托催化劑的專利報道中均包含鉀助劑。世界知名的費托合成技術商SASOL、中科合成油、山東兗礦集團的沉淀鐵催化劑專利配方中均含有鉀助劑。SASOL的沉淀鐵配方來自德國魯爾化學公司，其在Arge固定床反應器中使用的沉淀鐵催化劑配方為100Fe-5Cu-4.2K-25SiO₂(M.E.Dry?in?Catalysis?Science?and?Technology，1，J.R.Anderson和M.Boudart(eds.)，Springer-Verlag，(1981)：159)。中科合成油研發的ICC-I系和ICC-II系沉淀鐵催化劑均含有鉀助劑，其中ICC-I系配方為Fe-Cu-K-M-SiO₂，M為La、Ce、Zn(CN01120416、CN01120417、CN200410012503、CN200410012349、CN200410012217)，ICC-II系配方為Fe-Mn-K-SiO₂(CN02121248、CN02121249、CN200410012189、CN200410012191、CN200410064577)。山東兗礦集團的沉淀鐵催化劑配方為Fe-Cu-K-Na-SiO₂(CN03151107、CN03151108、CN03151105)和Fe-Cr-Cu-K-Na(CN200510024819、CN200510024821)。