[发明专利]一种含镍的费托合成铁基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铁基催化剂，具体涉及一种含镍的费托合成铁基催化剂。

背景技术

1923年德国Kaiser Wilhekm煤炭研究所在F.Fischer和H.Tropsch使用加碱的铁屑作催化剂，在温度400-450℃、压力10-15Mpa条件下，用CO和H₂反应生成烃类化合物和含氧化合物的混合液体。1925-1926年这两人又使用铁或钴催化剂，在常压和250-300℃下得到几乎不含有含氧化合物的烃类产品。此后，人们把合成气体(CO和H₂)在催化作用下合成烃类或醇类燃料的方法称为费托合成。

工业上用于费托合成的催化剂有两类，即铁基催化剂和钴基催化剂，而用于费托合成的铁基催化剂的研究最多，Fe-Cu-K配方催化剂为用于费托合成最经典的铁基催化剂。从二战前德国的Fe∶Cu∶K₂O∶SiO₂配方开始，到本世纪国内外发表的费托合成催化剂研究论文，都已经将催化剂从Fe、Cu盐溶液到沉淀、再添加K助溶剂和Si化合物的制备路线及其最终组成论述的极其详细完善，最具有代表性的为美国肯塔基大学应用能源研究中心的Davis研究小组，德州TAMU大学Bukur研究小组和宾州Pittsburgh大学的Goodwin的工作。

南非SASOL的(M.E.Dry，in：J.R.Anderson，M.Boudart(eds)，Catalysis Science and Technology，Vol.1，Springer，Berlin1981，p159)和美国的anderson(R.B.Anderson，The Fisher-TropschSynthesis，Academic Press，New York，1984)的费托合成技术专著更是详细的阐述了Fe-Cu-K-SiO₂沉淀催化剂的组成和制备方法。

自经典的Fe-Cu-K配方后，众多研究单位开始利用第4组分调变该催化剂性能。

金属镍是具有费托合成活性的金属之一，镍基催化剂适宜的合成温度为170-190℃，合成的操作压力为常压。1933年德国Rurchemie A.G.采用了配方为Ni-Al-Mn-SiO₂的镍基催化剂，虽然其反应温度为190-210℃，合适的操作压力为常压，但该催化剂寿命较短，且镍催化剂在压力较高时会形成羰基镍而流失，在温度较高时的合成产物中，甲烷选择性较高。

J.B.Butt等人研究了Fe-Ni合金催化剂(Fe∶Ni＝4∶1)中Ni金属对Fe催化剂水煤气变换活性的影响，研究结果表明，Fe-Ni合金催化剂中，Ni对Fe的碳化有部分抑制作用，但对Fe的水煤气变换没有影响。(J.B.Butt et al.J Catal.，1980，61(1)242-245；J.Catal.，980，3(2)404-414；Catal.，1981，72：95-110)以上研究的Ni基或Fe-Ni基催化剂中Ni所占的比例均比较高，且活性和稳定性较低，甲烷选择性较高。中科院山西煤化所在专利CN 1651138中公开了一种含镍的费托合成催化剂，该催化剂虽然含镍，但其是一种铁-锰费托合成催化剂，且该催化剂的特点在于具有高烯烃和低重质烃选择性，在其专利给出的实施例中，费托合成温度偏高，为230-280℃。

因此，开发使费托合成反应条件更温和、并具有更高选择性和更好转化率的铁基催化剂是必要的。

发明内容

针对以上技术缺陷，本发明提供一种新的适用于浆态床费托合成的铁镍催化剂及其制备方法。

本发明含有镍的铁基催化剂包含铁、镍、钾金属和载体。

本发明含镍的铁基催化剂的载体可以是任何适于本发明的载体，如二氧化硅或氧化铝；本发明优选为二氧化硅。

本发明含镍的费托合成铁基催化剂中，以重量计Fe∶Ni∶K∶SiO₂＝100∶0.01-40∶0.1-15∶2-50；本发明进一步优选为以重量计Fe∶Ni∶K∶SiO₂＝100∶0.1-10∶0.1-10∶5-30。

本发明所述催化剂的制备方法，可以采用本领域常规的制备方法进行制备，但本发明优选采用如下方法进行制备：

1)、按上述催化剂中各金属的重量比组成配制铁、镍金属盐溶液；

2)、向金属盐溶液中加入沉淀剂溶液进行沉淀，形成沉淀浆液，老化，过滤并洗涤滤饼；