[发明专利]一种催化剂及其制备方法和费托合成方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种催化剂及其制备方法，特别是关于一种具有内核-外 层结构的费托合成催化剂及其制备方法和费托合成方法。

背景技术

费托合成反应是一个气-固-液多相反应体系，在固定床反应器中，催化 剂的颗粒直径一般为几个mm，因此，扩散控制对催化活性的影响难以避免。 而由费托合成得到的重质石蜡通常以液态、汽溶胶或浆态形式负载在催化剂 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。

CN1988952A公开了一种用于加氢脱硫反应的分层催化剂，包含内核和 粘合到内核上并且含有其上负载有至少一种选自钴、镍、钼和钨的金属组分 的难熔无机氧化物的外层。根据该发明，当内核是由难熔无机氧化物所组成 时，外层难熔无机氧化物必须不同于内层难熔氧化物，并且，内层难熔无机 氧化物相对于外层难熔无机氧化物对催化金属前体具有更低的吸附能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中，费托反应催化剂选择性差的问题， 提供一种选择性好的具有内核-外层结构的催化剂。

本发明提供了一种催化剂，该催化剂包括内核和外层，所述内核为第一 催化剂载体，所述外层覆着在所述内核上，所述外层含有第二催化剂载体和 负载在所述第二催化剂载体上的活性金属组分，其中，所述第一催化剂载体 和所述第二催化剂载体的材料相同。

本发明提供了一种催化剂的制备方法，该方法包括用第一催化剂载体粉 末和/或第一催化剂载体前身物粉末制备内核，将负载有活性金属组分的化合 物的第二催化剂载体粉末和/或第二催化剂载体前身物粉末包覆在内核上，然 后进行干燥和焙烧，其中，所述第一催化剂载体粉末和/或第一催化剂载体前 身物粉末与所述第二催化剂载体粉末和/或第二催化剂载体前身物粉末的材 料相同。

本发明提供了一种费托合成方法，该方法包括将合成气在催化剂存在的 条件下合成液态燃料，其中，所述催化剂为本发明提供的催化剂。

在现有的分层催化剂中，内核和外层为不同的载体材料，由于两者在热 性能上存在差异，导致焙烧后催化剂载体内核外层结合不紧密，容易产生掉 皮的现象。另外，现有分层催化剂的制备方法是：在制得分层催化剂载体之 后，通过普通浸渍的方法将金属活性组分负载至催化剂载体上，这样，在浸 渍时，金属活性组分容易向内层迁移。而本发明提供的催化剂具有紧密结合 的内核-外层结构，且内核基本上没有活性金属组分，因此催化剂的选择性 高，特别适合用于以生产中、重质链烷烃为目的的费托合成反应。

除了费托合成反应催化剂，本发明提供的催化剂及其制备方法还可以适 用于其他反应，如加氢脱硫反应、苯酐氧化反应等。

具体实施方式

本发明提供的催化剂包括内核和外层，所述内核为第一催化剂载体，所 述外层包覆在所述内核上，所述外层含有第二催化剂载体和负载在所述第二 催化剂载体中的活性金属组分，其特征在于，所述第一催化剂载体和所述第 二催化剂载体的材料相同。

其中，所述内核的直径可以为1-6mm，优选为1.5-4mm，所述外层的厚 度可以为0.05-3mm，优选为0.1-1.5mm。壳层厚度可以采用将球剖开后用游 标卡尺沿催化剂半径方向测量或用配置EDAX-9100型X射线能谱仪的S- 4700型扫描电镜沿催化剂半径方向进行剖面组分分析并测量。

其中，所述活性金属组分可以根据需要的反应进行选择。本领域技术人 员可以根据反应的类型选择适当的活性金属组分的种类和含量。一般情况 下，以催化剂的总重量为基准，活性金属组分的含量可以为1-80重量％， 优选为1-60重量％，进一步优选为5-50重量％。