[发明专利]一种钴基费托合成催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种费托合成催化剂及其制备方法，更具体地说涉及一种钴基费托合成催化剂及其制备方法。

背景技术

费托合成是指合成气(一氧化碳和氢气的混合物)在催化剂存在下转化成烃类化合物的反应。适合用于费托合成反应的催化剂很多，这些催化剂通常含有选自元素周期表中的第VIII族的金属组分和惰性载体。其中，钴基费托合成催化剂由于活性高、C₅⁺选择性高，是费托合成中常用的催化剂。

此外，人们注意到：由FT合成得到的重质石蜡通常以液态、汽溶胶或浆态形式附着在催化剂表面，对反应物H₂和C0在催化剂颗粒内部的扩散产生影响。由于CO在催化剂颗粒内的扩散限制作用明显强于H₂，从而导致催化剂颗粒内部的H₂浓度相对较大，对碳链增长反应不利。

US4522939公开了一种通过混捏和/或浸渍制备催化剂的方法，所述催化剂组成为：每100pbw的载体，选自氧化硅，氧化铝或氧化硅-氧化铝的载体含有3-60pbw的钴和0.1-100pbw的至少一种选自锆，钛或铬的其它金属，其特征在于所述催化剂的L和S满足(3+4R)>(L/S)>(0.3+0.4R)，其中，L＝以mgCo/ml表示的钻在催化剂中的总量；S＝以m²/ml表示的催化剂比表面积；R＝由混捏引入催化剂中钴的量与催化剂中钻的总量的重量比，当催化剂由浸渍法制备时R＝0。指出，当所述制备方法使催化剂满足关系式：(3+4R)>(L/S)>(0.3+0.4R)时，催化剂的活性和C₅⁺选择性最高。

US4599481公开了一种由一氧化碳与氢催化反应生产烃的方法，该方法包括在125-350℃，压力5-100巴(bar)条件下将一氧化碳和氢与催化剂接触，所述催化剂含有载体和负载在该载体上的钻，所述钴在载体上的分布满足(∑Vp/∑Vc)<0.85，其中，∑Vc代表催化剂颗粒的总体积，Vp为催化剂中壳层体积。当在壳中钴的含量大约为90％时，催化剂有高的活性和选择性。该催化剂的制备方法是先用水处理载体，之后浸渍硝酸钻溶液，然后干燥和焙烧。

现有技术提供的非均匀分布钴基催化剂在用于贽托合成反应时，可使催化剂的活性和C₅⁺选择性有所提高。但是，由于现有技术提供的此类催化剂的活性和C₅⁺选择性的提高有限，且制备方法复杂、效率低，使得此类催化剂的应用受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有催化剂的制备方法复杂、性能差的缺点，提供一种简单、高效的钻基催化剂的制备方法及一种性能优异的催化剂。

本发明提供一种钴基催化剂的方法，包括用含钻金属组分的溶液浸渍载体，所述的浸渍满足：V_L/V_C＝0.01～0.99，其中，V_L为浸渍液体积，V_C为载体的孔体积。

本发明提供的催化剂含有有效量的钴金属组分和载体，该催化剂由上述本发明提供的方法制备。

与现有技术相比，本发明采用不完全孔饱和浸渍方法制备催化剂，方法更为简单。同时，采用本发明方法制备的催化剂的活性和选择性明显提高。

例如，催化剂C1为本发明方法提供的一种催化剂，D1为按照现有方法提供的催化剂。两种催化剂的载体相同，钻金属组分的含量也基本相同。但是，以CO转化率表征催化剂活性，本发明方法提供的催化剂C1为60.18％，而按照现有方法提供的催化剂D1仅为49.3％；以C₅⁺选择性表征催化剂的选择性，本发明方法提供的催化剂C1为82.98％，而按照现有方法提供的催化剂D1仅为76.30％。

具体实施方式

按照本发明提供的方法，所述的浸渍优选满足：V_L/V_C＝0.1～0.8，进一步优选满足：V_L/V_C＝0.1～0.6。其中所述的VC由载体重量乘以载体的吸水率得到，载体的吸水率为单位重量的载体的吸水量(例如：毫升/克)，其测量方法是将载体(以重量计)浸渍在水(以体积计)中浸渍2小时，载体(以重量计)与水(以体积计)的比为1∶3，之后将吸水后的载体与水分离，计算载体吸水体积，载体吸水率＝载体吸水体积/载体重量。