[发明专利]一种壳层分布催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂制备方法，更具体地说涉及一种非均匀分布催化剂制备方法。

背景技术

对于在固定床反应器中进行的如费托合成这类气-固-液多相反应体系，催化剂的颗粒尺寸一般为几个mm，因此，扩散控制对催化活性的影响难以避免。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CO在催化剂颗粒内部的扩散产生影响。在反应物的内扩散过程中，H₂的扩散速度比CO快，CO在催化剂颗粒内的扩散限制作用明显强于H₂。因颗粒的粒径不同，导致了颗粒内部CO浓度梯度的差异，影响了CO与金属活性中心位的结合，使得在活性中心上吸附的H/C比增大，碳链增长几率降低，降低了C⁵⁺的选择性。

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表示的钴在催化剂中的总量；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钴的总量的重量比，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钴，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，之后浸渍硝酸钴溶液，然后干燥和焙烧。

现有技术表明，相对于活性组分呈均匀分布的催化剂而言，非均匀分布的如蛋壳型分布的催化剂，由于扩散限制小，可显著地提高如费托合成这类反应中的C₅₊选择性，降低甲烷的选择性，更适合用于费托合成这类反应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有技术的基础上，提供一种简单的能够使活性金属组分在载体壳层均匀分布的的催化剂的制备方法。

本发明提供一种壳层分布催化剂制备方法，包括用含有效量活性金属组分的溶液浸渍载体，其特征在于，所述溶液中的溶剂为水、醇、醚、醛、酮中的一种或几种与至少一种表面活性剂组成的混合物，以溶液的总量为基准，所述表面活性剂的含量为0.01-10.00重量％，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。

与现有技术相比，本发明以选自水、醇、醚、醛、酮中的一种或几种与至少一种表面活性剂组成的混合物为溶剂，并采用不完全孔饱和浸渍方法制备催化剂，该方法不仅操作简单，同时，由此制备催化剂中的活性金属组分在催化剂壳层中的分布更为均匀，因此对提高催化剂的性能有利。

例如，催化剂G为本发明方法提供的一种催化剂，A为按照现有方法提供的催化剂。两种催化剂的载体相同，钴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G为59.41％，而按照现有方法提供的催化剂A仅为53.81％；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G为93.02％，而按照现有方法提供的催化剂A仅为75.98％。

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V_C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。