[发明专利]通过铁硝酸盐和沉淀剂共进料或从硝酸亚铁溶液和硝酸铁溶液分别沉淀来强化铁费-托催化剂

说明书

关于联邦资助的研究或开发的陈述

不适用。

发明背景

发明领域

总的来说，本发明涉及铁费-托(Fischer-Tropsch)催化剂。更具体来说，本发明涉及用于从硝酸盐溶液沉淀铁以生产费-托合成催化剂的方法，以及由此生产的催化剂。更具体来说，本发明涉及通过下述过程生产费-托催化剂的方法：(1)将硝酸亚铁溶液和沉淀剂共进料到硝酸铁溶液中，由此使铁相沉淀；(2)将硝酸铁溶液和沉淀剂共进料到硝酸亚铁溶液中，由此使铁相沉淀；或(3)使用沉淀剂分别从硝酸亚铁溶液和硝酸铁溶液沉淀铁相，并且将形成的沉淀物组合。

发明背景

费-托(FT)技术用于将氢和一氧化碳的混合物(合成气体或合成气)转化成有价值的烃类产物。通常情况下，该过程利用浆态鼓泡床反应器(SBCR)。将源自于天然气的合成气体转化成有价值的主要为液态烃类产物的技术，被称为气制油(Gas-To-Liquid)(GTL)技术。当煤是合成气的原材料时，该技术通常被称为煤制油(Coal-To-Liquid)(CTL)。FT技术是在较广义的GTL/CTL技术中包含的几种转化技术中的一种。

在浆态鼓泡床反应器(SBCR)中使用铁基催化剂执行FT反应时遇到的主要困难之一，是初始催化剂粒子碎裂成非常小的粒子，即尺寸小于5微米。尽管小的粒径对于增加催化剂的表面积和反应速率有利，但问题在于从蜡浆料料介质中分离小的催化剂粒子。从蜡中分离催化剂粒子是需要的，因为铁催化剂当在最有利条件下运行时是产生蜡的，要利用从反应器中除去蜡来维持反应器中浆料的恒定高度。

不知道反应器系统的类型、蜡/催化剂分离系统的类型和系统运行条件，就不可能确定足够的实际耐磨耗性。

迄今为止，在开发强化铁基催化剂方面的尝试集中于生产可能的最强催化剂，而不管实际强度对于特定系统来说已足够。这些方法为可能已超出足够的催化剂强度而牺牲了活性和选择性。大多数现有技术聚焦于试图最大化催化剂的强度，而没有对高水平的强化剂例如二氧化硅对活性和选择性的负面影响给予应有注意。此外，催化剂强度的测试在异位(ex-situ)、即SBCR的外部进行。许多测试在搅拌釜反应器(压热釜)中进行，其使催化剂受到在浆态鼓泡床反应器中典型不会遇到的严重的剪切力。

通过将铁沉积在耐熔载体例如二氧化硅、氧化铝或氧化镁上，或通过向基本催化剂添加结构促进剂，可以获得催化剂强度的增强。挑战在于强化催化剂而不明显损害催化剂的活性和选择性。

本发明人在2008年8月26日提交的题为“用于浆态反应器的强化铁催化剂(Strengthened Iron Catalyst for Slurry Reactors.)”的美国专利申请No.12/198,459中，已报道可以通过从包含硝酸亚铁和硝酸铁的混合物中沉淀铁相来实现FT铁催化剂的强化。但是，混合硝酸亚铁和硝酸铁并将混合物维持在所需的亚铁与三价铁比例下，是耗时的。

因此，对于以所需的亚铁与三价铁比例从硝酸亚铁和硝酸铁中沉淀铁相的方法，存在着需求。从硝酸亚铁和硝酸铁中沉淀铁相而不需维持包含所需的硝酸铁与硝酸亚铁比例的硝酸亚铁/硝酸铁溶液的方法，对于更一致的铁催化剂形成和/或催化剂形成的时间和/或成本的降低，可能是理想的。

发明概要