[發(fā)明專利]一種鐵基費托合成催化劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010655698.6
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111659448A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑周艷
• 申請（專利權(quán)）人: 鮑周艷
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C10G2/00
• 代理公司: 杭州研基專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33389
• 代理人: 謝東

一種鐵基費托合成催化劑，包括20?30％的金屬鐵和余量的碳。所述碳由納米聚丙烯酰胺、檸檬酸和氨基酸制備而成。所述鐵基費托合成催化劑的制備方法，包括如下步驟：步驟一：檸檬酸鐵絡(luò)合物的形成；步驟二：氨基酸改性的納米聚丙烯酰胺凝膠的形成；步驟三：鐵負載的凝膠的形成；步驟四：鐵基費托合成催化劑的制備。本發(fā)明的一種鐵基費托合成催化劑具有抗燒結(jié)性能好和穩(wěn)定性高的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基費托合成催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

費托合成反應(yīng)(Fischer-Tropsch synthesis，簡稱FTS)是1923年由德國科學家Fischer和Tropsch首次提出。他們利用添加堿的鐵屑為催化劑催化轉(zhuǎn)化合成氣制液體燃料，除了含氧化物外，第一次合成了可測定量的高級烴類，從此以后該過程被稱為以兩位科學家名字命名的費托合成反應(yīng)。費托合成反應(yīng)是指以煤、生物質(zhì)及天然氣等含碳資源為原料制得合成氣，再經(jīng)由合成氣在催化劑和一定反應(yīng)條件下催化轉(zhuǎn)化為清潔液體燃料和低碳烯烴等的過程。這一反應(yīng)不僅緩解了石油資源短缺的現(xiàn)狀，也為煤、天然氣和生物質(zhì)等資源的高效利用創(chuàng)造了可能。我國的能源分布格局是“富煤、少油、貧氣”，煤炭的開采期遠超于石油，但我國的大部分煤炭直接燃燒利用，有嚴重污染環(huán)境的SO2、NOx等物質(zhì)排放出。從資源利用和環(huán)境保護的角度來看，鼓勵發(fā)展煤炭替代燃料以及非石油路線制備高附加值化工產(chǎn)品具有巨大的市場前景和重要的戰(zhàn)略意義。

費托合成催化劑通常包括鐵基費托合成催化劑、鈷基費托合成催化劑和釕基費托合成催化劑。費托合成反應(yīng)制烴中影響選擇性的關(guān)鍵因素之一是催化劑的選擇，而改進催化劑的制備方法可以明顯提高目標產(chǎn)物的選擇性。

如中國專利CN1398669A公開的一種鈷鋯費托合成催化劑，其重量百分比組成為：鈷10.0～80.0％，氧化鋯15.0～85.0％，金屬氧化物助劑0－5.0％，所述金屬氧化物助劑為氧化鈰、氧化錳等。可采用共沉淀法或浸漬法來制備該催化劑，該催化劑利用氧化鋯作為載體，在費托合成的反應(yīng)條件下，鈷與氧化鋯之間不會形成化合物，因此催化劑具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，失活速率低，且具有很高的還原度和金屬分散度。但該催化劑需要在常規(guī)的還原溫度(420℃左右)下進行還原，由此既提高了制備過程中所需的能耗，又容易破壞載體的孔道結(jié)構(gòu)。

如美國專利US5733839A公開的一種以Pt為助劑并以Al2O3為載體的鈷基費托合成催化劑，該催化劑中Pt和Co的重量比為(0.00005-0.1)：1。該催化劑雖然具有較高的催化活性，但由于引入了貴金屬Pt，而提高了催化劑的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基費托合成催化劑及其制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鐵基費托合成催化劑，包括20-30％的金屬鐵和余量的碳。所述碳由納米聚丙烯酰胺、檸檬酸和氨基酸制備而成。

本發(fā)明申請的一種鐵基費托合成催化劑除了活性組分鐵和載體碳外，還可含有任選的助

劑組分，例如氧化鈰、氧化鑭等稀土氧化物，氧化錳、氧化鉻、氧化錸等過渡金屬氧化物，氧化鎂等堿土金屬氧化物。所述助劑組分的含量優(yōu)選為0.5-5wt％，以催化劑總重量為基準。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鐵基費托合成催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將四氧化三鐵或氧化鐵分散在去離子水中，加入檸檬酸，并升溫到80℃攪拌直至四氧化三鐵或氧化鐵完全溶解，冷卻并過濾掉不溶性雜質(zhì)，過濾后向濾液中加入氨水調(diào)節(jié)酸堿性，使pH在3-4之間，然后升溫到85℃后繼續(xù)攪拌3h，形成檸檬酸鐵絡(luò)合物，待用；

步驟二：將納米聚丙烯酰胺分散在去離子水中，加入氨基酸，升溫到90℃，攪拌2h，形成氨基酸改性的納米聚丙烯酰胺凝膠，冷卻待用；