[发明专利]一种费托合成熔铁催化剂及其制备与应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种费托合成熔铁催化剂、尤其是一种低甲烷选择性的费 托合成熔铁催化剂及其制备与应用。

(二)背景技术

在煤制油工艺中，由于煤气化生产的合成气H₂/CO比约在0.5～1.0间， 这种贫氢合成气可直接进入装填铁基催化剂的反应器中，同时发生费托合 成反应和水煤汽变换反应，而不必在合成装置前设置变换装置，因而铁催 化剂有利于提高煤制油的经济效益。

熔铁催化剂价格便宜，寿命长，适宜工业化，制备过程简单，费托合 成活性高；适宜于低H₂/CO，可操作范围宽；导热率高，热稳定性好。熔 铁催化剂是第一个实现商业化的费托合成催化剂，南非Sasol公司商业化 的熔铁催化剂是在高温流化床中运行，反应温度300～400℃，合成气转化 产物中低碳烃如烯烃和汽油含量很高，综合利用产品丰富、利用价值高。 但熔铁催化剂费托合成反应产物中CH₄选择性相对较高，同时，在高温反 应条件下，通常会发生碳的沉积，使熔铁催化剂因碳溶胀而使颗粒细化， 影响产品质量，同时使催化剂使用寿命缩短。

因此，提高熔铁催化剂抗结碳性能和稳定性，降低CH₄选择性，始 终是费托合成熔铁催化剂研究的主要目标。

(三)发明内容

本发明的目的是为了提供一种高稳定性、高活性和低CH₄选择性的 费托合成熔铁催化剂及其应用。

本发明采用的技术方案是：

一种费托合成熔铁催化剂，由铁的氧化物和助催化剂组成，各组分质 量百分含量如下：

氧化铝        0.1％～4％

氧化钾        0.1％～4％

氧化钙        0.1％～3％

其他氧化物    0.1％～10％

余量为铁的氧化物；

所述铁的氧化物为磁铁矿相(Fe₃O₄)，其中二价铁与三价铁物质的量 之比为0.35～0.75∶1；

所述其他氧化物为镁、铬、锰、铷、铯、锶、钍、钴、铜、钠、锌、 镍、钒、硅、钨、钛的氧化物中的一种或几种。

优选的，所述熔铁催化剂质量组成如下：

氧化铝        0.1％～4％

氧化钾        0.1％～4％

氧化钙        0.1％～3％

其他氧化物    0.1％～8％

余量为铁的氧化物；

所述其他氧化物为镁、铬、锰、钴、铜、锌、钒、钨、钛的氧化物中 的一种或几种。

更为优选的，所述熔铁催化剂质量组成如下：

氧化铝        1.0％～4％

氧化钾        0.5％～4％

氧化钙        1.0％～3％

其他氧化物    0.1％～6％

余量为铁的氧化物；

所述其他氧化物为镁、铬、锰、钴、铜、锌、钒、钨、钛的氧化物中 的一种或几种。

作为另一个优选的方案，所述熔铁催化剂质量组成如下：

氧化铝        1.5％～4％

氧化钾        0.5％～4％

氧化钙        1.2％～3％

其他氧化物    0.1％～5％

余量为铁的氧化物；

所述其他氧化物为镁、铬、锰的氧化物中的一种或几种。

作为优选的方案，所述熔铁催化剂质量组成如下：

氧化铝        0.1％～4％

氧化钾        0.1％～4％

氧化钙        0.1％～3％

其他氧化物    0.1％～5％

余量为铁的氧化物；

所述其他氧化物为镁、铬、锰、铯、钍、钴、铜、钨的氧化物中的一 种或几种。

或者，所述熔铁催化剂质量组成如下：

氧化铝        0.1％～4％

氧化钾        0.1％～4％

氧化钙        0.1％～3％