[發明專利]一種鈷基漿態床費托合成催化劑及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310646170.2
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103831116A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 李德寶;劉巖;賈麗濤;侯博;王俊剛;孫德魁;郭荷芹
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J23/83;B01J23/75;B01J23/889;C10G2/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明涉及一種催化劑及制備方法及其應用，具體地說是一種鈷基漿態床費托合成催化劑及制備方法和應用。

背景技術

隨著我國石油需求量增加，通過新方法獲取液態成品油燃料是當前中國面臨的重大問題。費托合成反應可以大規模地制取高品質的潔凈燃料和其它高附加值化學品，而且其原料合成氣來源廣泛，可以由煤炭、天然氣、生物質經過氣化得到，適合我國富煤貧油的能源現狀。

費托合成鈷基催化劑在反應過程具有高C₅⁺選擇性、低甲烷選擇性、低水煤氣變換反應等優點，但是用于固定床反應器表現出反應產率低，催化劑床層容易飛溫的特點而限制了它的大規模應用。漿態床反應器用于費托合成反應具有傳熱傳質性能好，反應溫度均勻，且能大規模生產應用的等優點，因而世界各國的都做了大量的工作來研究開發適用于漿態床反應器的鈷基催化劑及反應工藝。

目前漿態床費托合成使用鈷基催化劑都是采用先制成固相催化劑，再分散到液相惰性介質中，專利CN201010291527.6、CN201010291503.0、CN101698152A、CN102580396、CN102908957A、CN101269330A、CN1785515A、CN101274277A等介紹的各種用于漿態床的鈷基催化劑成型方法都屬于這個范疇。這種傳統制備催化劑的方法，需要龐大的干燥、焙燒設備、研磨設備，制備過程繁瑣，制備的催化劑與惰性介質機械混合，不適應惰性介質環境，潤濕性不好，流變性差，分散不均勻，傳質傳熱效果差。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種制備過程簡單、生產成本低、用于漿態床費托合成反應表現出高性能的鈷基催化劑及制備方法和應用。

本發明的催化劑的固相含量組成為：Co₃O₄：10－40%，過渡金屬氧化物：0.1－10%，其余為載體Al₂O₃或者SiO₂。

如上所述過渡金屬為錳、釩、鈦、銅、鋅、鋯、錸、釷、鑭、鈰、釕、銠、鈀、銥、鉑中的一種。

本發明的制備方法包括如下步驟：

（1）按催化劑組成將可溶性鈷鹽與可溶性過渡金屬鹽配制成0.2-2mol/L的水溶液，并與0.2-2mol/L的堿性沉淀劑水溶液，在溫度為50-90℃，pH為6.0-9.0條件下進行沉淀，沉淀完畢后洗滌、過濾，得到濾餅；

（2）按催化劑組成中載體Al₂O₃或者SiO₂的含量，將得到的濾餅加入到鋁溶膠或者硅溶膠中，混合均勻制得催化劑前驅體漿料，將該漿料與液體石蠟按體積比1：5-100混合均勻加入到反應釜中，按0.2-5℃/min速率升溫到250-350℃，焙燒為4-24h，制得分散于液體石蠟的漿狀催化劑。

如上所述可溶性鈷鹽是硝酸鈷、醋酸鈷、碳酸鈷、硫酸鈷等的一種。

如上所述可溶性過渡金屬鹽是Mn(NO₃)₂·4H₂O、TiCl₄、NH₄·ReO₄、Zn(NO₃)₂·6H₂O、Th(NO₃)₄、La(NO₃)₃·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O、ZrOCl₂·8H₂O、Mn(NO₃)₂·4H₂O、RuCl₃·3(H₂O)、Rh(NO₃)₃·2H₂O、Pd(NO₃)₂·2H₂O、IrCl₃·3H₂O、Pt(NO₃)₂等。

如上所述堿性沉淀劑是碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水、碳酸銨、碳酸氫銨等的一種。