[发明专利]一种活性炭负载的硫化铁基催化剂及其制备与应用

权利要求书

1.一种活性炭负载的硫化铁基催化剂在甲醇气相羰基化制备乙酸、乙酸甲酯中一种或二种混合物中的应用，其特征在于：所述的催化剂包括主催化剂和载体两部分组成：

主催化剂的成分为硫化铁、硫化亚铁或二硫化亚铁中的一种或二种以上；

载体为椰壳炭或杏壳炭中的一种或二种；

铁占催化剂总质量的0.5~10.0wt%，硫和铁的原子比例为0.5~6:1。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

铁占催化剂总质量的1~8wt%。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

铁占催化剂总质量的1~5 wt％。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

所述的载体为椰壳活性炭或杏壳活性炭中的一种，椰壳炭的比表面积为500~1100m²/g，椰壳炭的平均孔径为1~200nm；

杏壳炭的比表面积为600~1200m²/g，杏壳炭的平均孔径为1~200nm。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

所述的载体为椰壳活性炭或杏壳活性炭中的一种，椰壳炭的比表面积为550~900m²/g，椰壳炭的平均孔径为1~100nm；

杏壳炭的比表面积为650~1000m²/g，杏壳炭的平均孔径为1~100nm。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

先制备活性炭负载的Fe催化剂，再用硫源硫化；

活性炭负载的Fe铁催化剂的制备过程为：将铁源溶解于水、乙醇或丙酮中的一种或二种溶剂中，得到的铁的前驱体溶液并浸渍于载体活性炭上，浸渍2~4h，再在60~120℃下烘干，氮气或氩气等惰性气体保护下250~500℃焙烧1~6 h，然后再进行气相或液相硫化，硫化的温度为200~400℃，硫化时间为1~6h，硫和铁的原子比例为0.5~6:1；

硫化的方式之一为气相硫化：

先预先制备活性炭负载的Fe基催化剂，然后在管式炉中用H₂先还原，再切换H₂S硫化，或者在管式炉中直接用H₂和H₂S的混合气边还原边硫化；H₂S的体积含量为1~20%；还原和硫化的温度为200~600℃，时间为1~12h；

或，硫化的方式之二为液相硫化：

先制备含有硫源的前驱体溶液，所述的硫源为硫化氢、硫化铵、硫化钠、硫化钾、硫脲或硫代乙酰胺等其中的一种或两种以上，该前躯体溶液中硫的质量分数为1~15%；再将制备好的活性炭负载的Fe基催化剂浸渍其中进行硫化，室温放置1~6h后80~120℃烘干，然后再进行干燥焙烧，焙烧温度200~600℃，焙烧时间1~6h。

7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

催化剂在使用前需要进行活化，在CO和H₂的合成气或纯H₂中活化温度为200~450℃，时间为1~4h，合成气中为CO与H₂摩尔比为1~20。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

反应温度为180~280℃，反应压力0.5~6.5MPa；反应液时空速为0.1~15h^-1，CO和甲醇的摩尔比为0.25~4；反应过程需要用到H₂，H₂和CO的体积比为0.01~2，该反应产物中，乙酸甲酯为所需的主产物，选择性大于80%及以上。

9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

反应器中需要加入助催化剂碘甲烷，加入量为甲醇的5~50.0wt%。

10.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

采用的主反应器材质为哈氏合金。