[发明专利]一种含金属支撑体的FT合成催化剂、制备及其应用

说明书

技术领域

本发明是涉及一种费托(FT)合成催化剂，更具体地说涉及一种适用于固定床反应器的颗粒状FT合成催化剂。

背景技术

FT合成反应属于典型的多相催化反应过程，其中，气、液、固三相之间关系复杂。例如，气相的物质(包括氢气、CO、CO₂和低碳烃等)，液相物质(高碳烃)，固相物质(催化剂)，在反应条件下，经FT合成反应生成的重质烃(石蜡)以液态形式附着在催化剂表面或以汽溶胶的形式弥散在反应混和物的气流主体内或混溶于浆态溶剂中。在这些条件下，催化反应是在液膜(蜡膜)覆盖着的催化剂表面上进行。原料氢气和CO需要通过扩散到达活性位处，而气体和液体产物需要扩散出来。因此FT合成是一个受扩散控制严重的过程。此外，FT合成反应是一个放热量比较大的反应。特别对于固定床反应器，在反应过程中，催化剂颗粒内部的热量如何有效的传出，并被反应的气相和液相有效带走，也是FT合成反应过程中不可回避的问题。

专利EP0178008公开了一种蛋壳型催化剂，结果表明，当壳层比较薄的时候，即当壳层体积占整个体积的百分数小于等于55％时，催化剂的FT合成反应性能增加。但是，在该催化剂用于固定床反应器时仍不能很好解决反应中的传热问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提供一种活性高、选择性好，同时具有较好热扩散性能的FT合成催化剂及其制备方法。

本发明所有解决的另一个技术问题是提供一种新的FT合成方法。

本发明提供的FT合成催化剂，含有载体和负载在该载体上的有效量的活性金属组分，其特征在于，所述载体由金属支撑体和多孔性耐热无机氧化物组成，以载体总量计，所述金属支撑体占载体总量的5～95重量％。

本发明提供催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属支撑体在空气中高温氧化处理，温度为600-1300℃，时间1-48小时；

(2)制备含多孔性耐热无机氧化物的浆液，所述多孔性耐热无机氧化物选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锌中的一种或几种，其制备包括将多孔性耐热无机氧化物和/或前身物、水与酸或碱反应，所述多孔性耐热无机氧化物和/或前身物、水与酸或碱反应中的各组分的用量及反应条件使至少部分多孔性耐热无机氧化物和/或前身物胶溶；

(3)用步骤(2)制备的浆液分次浸渍由步骤(1)得到的金属支撑体，每次浸渍后干燥并焙烧，所述浸渍次数为2～10次，每次浸渍时间为1-240分钟；所述干燥温度为50～300℃，干燥时间为1～24小时，焙烧温度为400-1000℃，焙烧时间为1～24小时，升温速率为0.1～5℃/分钟；

(4)采用含有效量的含活性金属组分化合物的溶液浸渍由步骤(3)得到的含金属支撑体的载体。

本发明提供的FT合成方法包括在FT合成反应条件下，将一氧化碳和氢气的混合物与催化剂接触反应，所述接触反应的条件包括：温度为120-350℃，压力为0.5-15.0MPa，合成气中氢气和一氧化碳的摩尔比一般为0.4-2.5，气体的时空速率为200-10000h^-1，其特征在于，所述催化剂为前述本发明提供的催化剂。

与常规颗粒状催化剂相比，本发明提供的含金属支撑体的催化剂具有导热性能。在保持高的催化剂活性的同时，该催化剂具有更好的导热性能。在将该催化剂用于采用固定床反应器进行FT合成反应时，可较好解决反应器内的传热问题。

具体实施方式

按照本发明提供催化剂，其中所述的金属支撑体可以是由任意一种在600-1300℃的温度范围内能够保持刚性支撑结构的金属组成。可以是金属单质，如铁，铝等；也可以是合金，例如镍铬合金，铁铬铝合金等；优选其中的合金，更加优选为多元合金，如铁铬铝合金和稀土铁铬铝合金。

视需要，所述的金属支撑体可以具有任意的适合操作的几何结构。例如所述金属支撑体可以呈网状型，片状型，丝状型。它们可以是市售的商品。如金属拉西环或者θ环等(工业上使用的各种填料)，也可以采用任意的现有技术加工而成。

所述的多孔性耐热无机氧化物可以采用任意的现有技术使其附着于金属支撑体之上。例如，以浸渍或涂覆的方式将含所述多孔性耐热无机氧化物的浆液涂覆于金属支撑体之上。为增加涂层在金属支撑体表面上的附着力，通常可预先对金属支撑体进行表面处理，例如，通过机械的方法和/或化学方法对金属表面进行粗糙化处理。所述多孔性耐热无机氧化物选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锌中的一种或几种，优选其中的氧化铝。