[发明专利]一种费托合成催化剂及其制备和应用

说明书

发明领域

本发明涉及一种费托合成催化剂及其制备和应用。

背景技术

费托合成，是指合成气在催化剂上转化成烃类的反应，产物包括烷烃和烯烃，经深加工可制备优质液体燃料，如优质柴油，航空煤油等。随着全球石油资源越来越稀缺，原油价格日益波动，人们对环境保护的日益重视。利用煤和天然气通过费托合成生产清洁燃料等烃类产品越来越受到人们的重视。

常用的工业化费托合成催化剂有钴基和铁基两种。钴基催化剂相对于铁基具有长寿命和低的水汽变换活性等优点，但铁基具有进气氢碳比不敏感、价格便宜等优势。费托合成反应器主要有固定床，浆态床和流化床。前两者用于低温费托合成，而后者用于高温费托合成。由于费托合成是强放热反应，因此具有较好的传热和在线装填能力的浆态床相对于固定床反应器在低温费托合成反应方面具有明显的优点。

但催化剂在浆态床反应器内催化剂较易失活，影响反应的稳定操作；此外催化剂相互间碰撞摩擦十分严重，易产生细粉，影响生成的蜡与催化剂分离，同时影响蜡产品的提质升级。

文献Studies in Surface Science and Catalysis，143，2002，55-65介绍了一种采用正硅酸乙酯(TEOS)的无水乙醇溶液浸渍氧化铝载体并用该载体制备费托合成催化剂的方法；US20090209413公开了一种采用单硅酸水溶液改性氧化铝制备费托催化剂的方法。采用硅表面改性氧化铝载体制备用于浆态床反应器的费托合成催化剂，可明显提高催化剂的耐磨性能。但是，该由此制备的催化剂也存在活性较低、甲烷选择性较高的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的、具有较好耐磨性能及活性和选择性的费托合成的催化剂以及该催化剂的制备方法及其应用。

本发明涉及以下内容：

1、一种费托合成催化剂，含有载体和负载在该载体上的选自铁和/或钴活性金属组分，其特征在于，所述载体为一种由硅和选自IIA族、VIII族、IB族和IIB族中的一种或几种二价金属组分表面改性的多孔性耐热无机氧化物成型物，以元素计并以所述载体为基准，所述硅的含量为0.3-3.5重量％，所述二价金属组分的含量为0.2-5重量％。

2、根据1所述的催化剂，其特征在于，以元素计并以所述载体为基准，所述硅的含量为0.5-3重量％，所述二价金属组分的含量为0.4-4.5重量％。

3、根据2所述的催化剂，其特征在于，以元素计并以所述载体为基准，所述硅的含量为0.5-2.8重量％，所述二价金属组分的含量为0.4-4重量％。

4、根据1所述的催化剂，其特征在于，所述选自IIA族、VIII族、IB族和IIB族中的一种或几种二价金属组分为Ni、Cu、Zn、Co、Mg、Ca和Ba中一种或几种。

5、根据4所述的催化剂，其特征在于，所述选自IIA族、VIII族、IB族和IIB族中的一种或几种二价金属组分为Ni、Zn、Co和Mg中的一种或几种。

6、根据1所述的催化剂，其特征在于，所述多孔性耐热无机氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化铝-氧化镁、氧化硅-氧化铝、氧化硅-氧化镁、氧化硅-氧化锆、氧化硅-氧化钍、氧化硅-氧化铍、氧化硅-氧化钛、氧化硅-氧化锆、氧化钛-氧化锆、氧化硅-氧化铝-氧化钍、氧化硅-氧化铝-氧化钛、氧化硅-氧化铝-氧化镁、氧化硅-氧化铝-氧化锆、天然沸石、粘土中的一种或几种。

7、根据6所述的催化剂，其特征在于，所述多孔性耐热无机氧化物选自氧化铝、氧化硅-氧化铝中的一种或几种。

8、根据1、6或7任一项所述的催化剂，其特征在于，所述多孔性耐热无机氧化物的比表面积为100-250米²/克，孔容为0.3-0.8毫升/克。

9、根据1所述的催化剂，其特征在于，所述载体为平均粒径为20-150微米的微球。

10、根据9所述的催化剂，其特征在于，所述载体为平均粒径为30-120微米的微球。

11、根据10所述的催化剂，其特征在于，所述载体为平均粒径为40-100微米的微球。

12、根据1所述的催化剂，其特征在于，以元素计并以催化剂为基准，所述选自铁和/或钴金属组分的含量为5～70重量％。

13、根据12所述的催化剂，其特征在于，以元素计并以催化剂为基准，所述选自铁和/或钴金属组分的含量为10～50重量％。

14、根据13所述的催化剂，其特征在于，以元素计并化剂为基准，所述选自铁和/或钴金属组分的含量为12～30重量％。