[發明專利]一種費托合成催化劑及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710431007.2
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107262099B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 楊頌;劉守軍;杜文廣;閆志中;郝志強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;太原科瑞康潔凈能源有限公司
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/16;B01J37/18;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

一種費托合成催化劑中活性組份為Fe 55?65 wt%，Co 8?15 wt%，Ni 2?6 wt%，其他組分20?30 wt%。本發明成本低，制備簡單，壽命長，時空收率高的優點。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種費托合成催化劑及制備方法和應用。

背景技術

費托合成(又稱F-T合成)，是將合成氣(H₂和CO)在催化劑作用條件下轉化為高級烴的過程。費托合成過程的產品具有燃燒性能好，清潔、環保的優點，是能將煤、天然氣、生物質、煤層氣等原料轉化為其它高附加值化工產品以及潔凈燃料的重要技術方法，同時也是煤制合成油的關鍵技術。

可用于費托合成的活性金屬主要有過渡金屬鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、釕(Ru)、鉑(Pt)、銠(Rh)等，但由于活性、選擇性以及價格等方面的原因，一般使用Fe和Co作為費托合成催化劑。專利CN 1695803A報道了一種高溫費托合成鐵基催化劑及其制備方法，該催化劑中Fe的重量百分含量為50-70，并配以Na、K、Cr、Cu等助劑，在漿態床中CO轉化率在85％以上，C₂₀^-以上烴含量高，甲烷選擇性低于10％。專利CN 1597105A制備了一種Fe-La-Cu-K-Si催化劑，以硫酸亞鐵為原料，堿性化合物為沉淀劑，將得到的漿液洗滌后加入不同模數的硅酸鉀水玻璃溶液，經噴霧干燥后制得Fe基催化劑，其CO₂選擇性高于30％，C₅以上烴類在70％以上。專利文件CN 1785515公開了一種Co/ZrO₂催化劑的制備方法。該方法首先通過溶膠凝膠法制備得到介孔ZrO₂載體，之后進行Co和貴金屬的負載，在優化的條件下，其C₁₂-C₁₈烴類產物的選擇性達到32％。專利CN 1417292A公開了一種Co/AC催化劑的制備方法，并運用于費托合成反應，在優化的反應條件下，其CO轉化率為64.1％，C₅以上烴類的選擇性為80.7％。

Fe基催化劑加氫活性較高，價格便宜，允許在較寬的溫度范圍內操作，但是其水煤氣變換活性高，易積碳和中毒；而Co基催化劑在反應中則較為穩定，催化劑壽命長，碳鏈增長能力高，但其操作溫度較低，時空收率低于Fe基催化劑。

發明內容

針對傳統費托合成Fe基和Co基催化劑存在的問題，以及傳統催化劑制備方法過程復雜，成本較高的現狀，本發明提供一種成本低，制備簡單，壽命長，時空收率高的費托合成催化劑及制備方法及其應用。

本發明的具體技術方案如下：

(1)將干燥后的紅土鎳礦進行干式研磨，使礦粉粒度≤2mm，然后取粉碎后的紅土鎳礦，加入5-15wt％的Na₂CO₃或CaO中的至少一種，混合均勻后加入去離子水，置于帶有攪拌裝置的反應器中打漿形成漿液；

(2)向漿液中加入可溶性Co鹽，充分浸漬混合后，將攪拌裝置升溫，在60-80℃下將水蒸干，并于40-60℃下老化1-3h；

(3)將所得固體置于反應器中還原焙燒，使其中非/弱磁性的Fe₂O₃、NiO還原為磁性的Fe₃O₄、Fe、Ni，并促使Co進一步與Fe復合；

(4)將上述焙燒樣濕式細磨、調漿，在磁選機中進一步抽離和富集有效組分，之后收集磁性樣在400-600℃下焙燒4-6h即得所述費托合成催化劑。

如上所述在步驟(1)中，所述的紅土鎳礦的初始Ni含量為0.8-1.5wt％，Fe含量為30-40wt％。

如上所述在步驟(1)中，所述的紅土鎳礦干燥條件為：100-110℃，干燥2-3h；所述的去離子水加入量為紅土鎳礦：去離子水＝8-10g：10-15mL。