[发明专利]一种用于费托合成的铁基催化剂及其制备

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铁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铁、钴和钌的金属组分和惰性载体。其中，铁基催化剂廉价易得，且耐硫性能优于钴催化剂，特别适于煤制合成气的费托合成过程。

向铁基催化剂中引入其它助剂金属组分可进一步调节和改善催化剂性能。例如：引入助剂金属组分K、Na、Mg、Sr、Cu、Mo、Ta、W或其它第VIII族金属组分对提高催化剂活性有利，引入Ru、Zr、稀土氧化物(REO)或Ti可增加催化剂对大分子量烃的选择性，Ru、REO、Re、Hf、Ce、U或Th对改善催化剂的再生性能有利(Catalysis Today，23，1995，21-22)。

现有技术中关于铁基催化剂的制备方法很多，例如，CN03151107公开一种费托合成铁基催化剂及其制备方法，CN03151108公开一种微球状费托合成铁基催化剂及其制备方法，两件专利文献均公开了采用沉淀法制备费托催化剂方法。此外，USP5504118公开了一种采用硝酸溶解金属铁和金属铜获得混合金属溶液，以氨水为沉淀剂获得沉淀浆液，洗涤至无硝酸铵后加人碳酸钾溶液打浆，通过喷雾干燥成型制备含金属钾、铜金属组分的铁基催化剂方法。CN01120417采用价格较低的硫酸亚铁，以H₂O₂氧化获得硫酸铁溶液，然后与硝酸镧和铜盐混合液混合，以碱液沉淀，过滤洗涤后，加入硅酸钾水玻璃溶液，然后烘干焙烧压片成型或通过喷雾干燥得到含金属钾、铜金属组分的铁基催化剂的方法。CN200410024742公开一种用于费托合成的熔铁催化剂及其制备方法和应用，该方法是以铁的氧化物为主要成分，以氧化铝、氧化钾、氧化钙及其它氧化物为助剂，催化剂的铁比控制在0.20-1.40，催化剂由熔融法制备。

但是，由现有技术提供的催化剂在实际应用时，产物中甲烷或含氧有机物含量高，C⁵⁺选择性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术提供的催化剂C⁵⁺选择性低的不足，提供一种新的具有更高反应选择性的铁基费托合成催化剂及其制备方法。

研究发现，费托合成催化剂C⁵⁺选择性与反应物和产物在催化剂颗粒内的扩散有关。现有技术提供的铁基催化剂的比表面积和孔容低，是导致此类催化剂C⁵⁺选择性低的重要因素之一。

本发明提供的催化剂含有有效量的铁金属组分，所述催化剂的比表面积大于255米²/克～320米²/克，孔容大于0.45毫升/克～0.7毫升/克。

本发明提供催化剂的制备方法包括：(1)将至少一种含铁化合物和至少一种有机还原剂与水混合、溶解成溶液；(2)将所述溶液在含氧气氛下加热至燃烧、烧除有机还原剂，得到一种粉体产物；(3)在空气存在下，将所述粉体产物于100～1200℃焙烧0.5～30小时，得到本发明提供催化剂；其中，所述有机还原剂的用量使所述两种溶液混合后所形成的混合物中，铁的摩尔原子数与有机还原剂的摩尔数之比为1∶0.1～100。

与现有技术提供的催化剂相比，本发明提供催化剂的比表面积和孔容明显提高。在将该催化剂用于费托合成反应时，所述催化剂在保持较高的反应活性的同时具有更好的C₅⁺选择性。

具体实施方式

按照本发明提供的催化剂，所述催化剂的比表面积优选为270米²/克～320米²/克，孔容优选为0.47毫升/克～0.7毫升/克。