[发明专利]一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳烯工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，具体而言，涉及一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳烯工艺。

背景技术

费托合成是煤间接液化技术之一。以合成气为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。1923年由德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。其反应过程可以用下式表示：

nCO+2nH₂→【－CH₂－】n+nH₂O

传统费托合成法是以钴为催化剂（见金属催化剂），利用这种催化剂所得产品组成复杂，选择性差，轻质液体烃少，重质石蜡烃较多，严重影响产品的产业量的提高和产品的碳烯的纯度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳烯工艺，以改善上述问题。

本发明提供的费托合成用熔铁催化剂，该催化剂由铁基催化剂和助催化剂组成，所述铁基催化剂中铁(Fe)的重量百分含量为50-85％，三价铁和二倍二价铁的摩尔比的比值Fe³⁺/2Fe²⁺为0.5-1.5，所述助催化剂包括氧化铝(Al₂O₃)0.1-1.5g/100gFe，氧化镁(MgO)0.1-1.5g/100gFe，氧化钾(K₂O)0.2-1.2g/100gFe，氧化钠(Na₂O)0.1-2g/100gFe，氧化钙(CaO)0.1-1.5g/100gFe，氧化硅(SiO₂)0.5-2g/100gFe，氧化铈(CeO₂)0.01-0.03g/100gFe，氧化铬(Cr₂O₃)0.02-0.05g/100gFe，其余氧化物为碳酸钙水合氧化镁。

以上所述的费托合成用熔铁催化剂，优选地，所述的铁(Fe)的重量百分含量为65-75％，三价铁和二倍二价铁的物质的量比值Fe³⁺/2Fe²⁺为0.8-1.2。

以上所述的费托合成用熔铁催化剂，优选地，所述的铁(Fe)的重量百分含量为71-75％。

以上所述的费托合成用熔铁催化剂，优选地，所述的催化剂的未还原状态时的比表面积为0.5-2.5m²/g，孔容0.06-0.15ml/g，骨架密度3.0-3.5g/mL，堆密度2.4-3.2g/mL。

一种以上所述的费托合成用熔铁催化剂的制备方法，包括：

S1.将磁铁矿与氧化铝、碳酸钾、碳酸钠、二氧化硅、白云石在混合机内混合均匀，将混合好的磁铁矿粉装入熔融炉内，然后加入一定质量的铁条，使铁(Fe)的重量百分含量为50-85％，三价铁和二倍二价铁的物质的量比值Fe³⁺/2Fe²⁺为0.5-1.5，然后加入氧化铝(Al₂O₃)0.1-1.5g/100gFe，氧化镁(MgO)0.1-1.5g/100gFe，氧化钾(K₂O)0.2-1.2g/100gFe，氧化钠(Na₂O)0.1-2g/100gFe，氧化钙(CaO)0.1-1.5g/100gFe，氧化硅(SiO₂)0.5-2g/100gFe，氧化铈(CeO₂)0.01-0.03g/100gFe，氧化铬(Cr₂O₃)0.02-0.05g/100gFe，其余氧化物为碳酸钙水合氧化镁。

S2.采用熔融法将S1中的原材料熔融，熔融温度1800-2100℃，熔融时间3-6h。

S3.熔融结束后液态浆料应迅速冷却，冷却至150℃以下，冷却后物料的厚度20-30mm。

S4.物料经过初步粉碎得到小于3mm的颗粒后，继续超细粉碎到微米级粒径。

S5.通过超细粉碎及两级分级，最终得到粒度分布在150-300微米之间，平均粒径40-60微米的催化剂。

以上所述的费托合成用熔铁催化剂的制备方法，优选地，所述S3中浆料冷却后的厚度为25-30mm。