[发明专利]用于费托合成反应的负载型ε/ε’碳化铁催化剂及其制备方法和费托合成反应的方法

说明书

本发明涉及费托合成反应催化剂领域，公开了一种用于费托合成反应的负载型ε/ε’碳化铁催化剂的制备方法，该制备方法包括：(1)将催化剂载体在铁盐的水溶液中进行浸渍，并将浸渍后载体进行干燥、焙烧，得到催化剂前驱体；(2)将所述催化剂前驱体与H₂在温度为300‑550℃下进行前驱体还原；(3)将步骤(2)得到的物料与H₂、CO在温度为90‑185℃下进行前处理，H₂与CO的摩尔比为1.2‑2.8：1；(4)将步骤(3)得到的物料与H₂、CO在温度为200‑300℃下进行碳化物制备，H₂与CO的摩尔比为1.0‑3.2：1。该制备方法的原料简便易得，操作步骤简便，可以制备出活性相为100％纯相ε/ε’碳化铁的催化剂，该催化剂具有较低的CO₂和CH₄选择性以及较高的有效产物选择性。

技术领域

本发明涉及费托合成反应催化剂领域，具体涉及一种用于费托合成反应的负载型ε/ε’碳化铁催化剂及其制备方法和费托合成的方法。

背景技术

我国一次能源结构的特点是富煤、缺油、少气，随着经济发展石油对外依存度不断攀升，2015年达到61％，严重影响着我国的能源安全。费托合成是近年来愈发重要的能源转化途径，它可将一氧化碳与氢气的合成气转化为液态燃料与化学品。近年，由于费托合成的煤间接液化技术可实现煤的清洁利用，并部分解决石油对外依存的问题，成为我国替代石油和煤炭清洁化利用的首选技术之一。经过多年努力，我国已实现16万吨/年铁基煤间接液化技术工业示范，兖矿100万吨/年、神华宁煤400万吨/年铁基煤间接液化厂在试运行。

费托合成的反应方程式如下：

(2n+1)H₂+nCO→C_nH_2n+2+nH₂O (1)，

2nH₂+nCO→C_nH_2n+nH₂O (2)。

除烷烃和烯烃外，工业费托合成还可产生副产物二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)。费托合成反应的机理复杂，步骤繁多，诸如CO解离，碳(C)加氢，CH_x链增长，以及导致烃产物脱附与氧(O)移除的加氢与脱氢反应。从实际应用的角度来看，改进费托合成催化剂的主要目的是提高目标产品的选择性，降低副产物的选择性以及增加催化剂稳定性，增长催化剂寿命。

铁是用于制造费托合成催化剂的最便宜的过渡金属。铁基费托合成催化剂的活性相通常被认为是铁碳化物。传统铁基催化剂具有很高的水煤气变换(CO+H₂O→CO₂+H₂)活性，因此传统铁基催化剂通常会有较高的副产物CO₂选择性，通常占有转化原料一氧化碳的25％-45％。这成为费托合成反应铁基催化剂的主要缺点之一。