[发明专利]一种使用聚乙二醇作为分散剂的钴基费托催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钴基费托催化剂的制备方法，尤其是涉及一种使用聚乙二醇作为分散剂的钴基费托催化剂的制备方法。

背景技术

费托合成反应是指合成气(H₂+CO)在催化剂作用下、在一定温度和压力下转化成烃和其它化学品的反应。近年来,由于石油资源日趋紧张和原油价格的持续攀升,费托合成受到世界各国研究者的广泛关注。通常，费托合成生成烃的反应可用以下反应式表示：

mCO+(2m-1)H₂→C_mH_2m+2+mH₂O           (1)

mCO+2mH₂→C_mH_2m+mH₂O                  (2)

2mCO+(m+1)H₂→C_mH_2m+2+mCO₂           (3)

在费托合成反应及其工艺中，催化剂是其最重要的核心技术之一，因此，多年来，人们一直致力于开发和研究与反应器和反应工艺相匹配的性能优异的各种费托合成催化剂。

铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)是可作为费托合成催化剂的活性组分的主要金属元素，长期以来的理论研究和实践经验表明：Fe和Co是作为催化剂活性组分的最具工业化应用价值的两种金属元素。目前，世界上通用的费托合成催化剂主要是铁(Fe)系催化剂和钴(Co)系催化剂两大体系，其中，铁(Fe)系催化剂费托合成产品分布范围较宽，而钴(Co)系催化剂费托合成对C₅‐C₂₅区间的烃产品选择性较高。

由于钴(Co)金属价格昂贵，所以，如何提高钴(Co)系催化剂的活性和稳定性一直是钴(Co)系催化剂的开发热点。影响钴(Co)系催化剂活性的主要因素有催化剂晶粒的大小和分散度、还原度等。而影响钴(Co)系催化剂性能稳定性的主要因素有催化剂的机械强度、抗水热氧化能力及抗中毒能力等。

与铁系费托催化剂相比，钴系费托催化剂具有高催化活性、高直链饱和重质烃选择性以及低水煤气变换反应等特点。由于金属钴价格高，工业上钴基费托合成催化剂常为负载型催化剂。

在提高钴(Co)系费托催化剂活性方面，研究表明，催化剂中加入促还原助剂，可有效费托钴催化剂的还原度，从而可获得高催化活性的催化剂。

另一方面，费托合成钴基催化剂的催化活性相是金属钴，钴的分散度越高，其催化活性也越高，因此，如何提高钴在催化剂中的分散度是钴基费托催化剂制备方法中一个重要的研究方面。

US5856260公开了一种高活性钴基费托合成催化剂的制备方法及其应用，其中，在活性金属盐溶液中加入多元醇(HOCH₂‐(CH₂)_n‐CH₂OH,n＝0～4)，之后与载体浸渍，可提高金属钴在钴基费托合成催化剂中的分散度，从而减少了贵金属助剂铼的用量。

US5856261也公开了一种高活性钴基费托合成催化剂的制备方法及其应用，其中，在活性金属盐溶液中加入糖类物质(如蔗糖)，之后与载体浸渍，也可提高金属钴在钴基费托合成催化剂中的分散度，从而减少了贵金属助剂铼的用量。

US5945459也公开了一种高活性钴基费托合成催化剂的制备方法及其应用，其中，在活性金属盐溶液中加入二元羧酸(HOOC‐(CRR₁)‐COOH，R与R₁可以相同或不同，可以是氢、烷基、羟基、羧基、氨基、烷氧基)，之后与载体浸渍，也可提高金属钴在钴基费托合成催化剂中的分散度，从而减少了贵金属助剂铼的用量。

WO 2001/76734A1公开了一种钴基费托合成催化剂，其中，用α‐羟基羧酸对载体进行浸渍，干燥后再用活性金属盐溶液进行二次浸渍，干燥、焙烧后得到催化剂。通过电镜表征，看出钴在载体中心到外边缘分布均匀