[发明专利]费托合成铁基催化剂及其制备方法和应用以及合成气经费托合成制烃化合物的方法

权利要求书

1.一种费托合成铁基催化剂，其特征在于，该催化剂包括以下组分：铁、铜、钾、硼、稀土金属和二氧化硅，所述催化剂中各组分的重量比满足Fe：Cu：K：B：R：SiO₂＝100：(0-10)：(0.1-12)：(0.1-12)：(0.1-18)：(5-50)，其中，R为稀土金属，所述稀土金属选自镧、铈、镨、钕、镱、钐、钆和铒中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述催化剂中各组分的重量比满足Fe：Cu：K：B：R：SiO₂＝100：(0-7)：(2-8)：(0.5-7)：(2-15)：(9.5-30)，其中，稀土金属选自镧、铈、镨、钕、钐和铒中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的催化剂，其中，硼和所述稀土金属的重量比满足B：R＝1：(1-8)。

4.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述催化剂的比表面积为50-200m²/g，孔体积为0.3-0.7cm³/g。

5.一种制备费托合成铁基催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将含有铁盐、铜盐和稀土金属盐的水溶液与沉淀剂进行共沉淀反应，得到沉淀浆料并进行过滤，得到第一滤饼；

(2)将第一滤饼、硅源、无机酸和水混合并进行老化，得到老化后的浆液进行加水定量，并充分搅拌后进行过滤，得到第二滤饼；

(3)将第二滤饼、硼源、水和可选的钾盐混合，得到催化剂浆料并进行喷雾干燥和焙烘，得到费托铁基催化剂；

其中，所述稀土金属盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、和硝酸铒中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(1)中，所述共沉淀反应的条件包括：温度为20-80℃，pH值为4.5-6.5，时间为15-120min。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(2)中，所述无机酸的加入方式为并流，加入时间为5-120min，加入终点时的pH值为4.9-7。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述铁盐和铜盐选自铁和铜的硝酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐、铵盐、硫酸盐、有机盐和氢氧化物中的至少一种，优选为铁和铜的硝酸盐；

所述无机酸为硝酸、碳酸和硫酸中的至少一种，优选为硝酸；

所述钾盐选自碳酸钾、碳酸氢钾和硝酸钾中的至少一种，优选为硝酸钾；

所述硅源为硅酸钾和/或硅溶胶；

所述硼源选自硼酸、氧化硼、碳化硼和金属硼化物中的至少一种，优选为硼酸。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述沉淀剂为碳酸钠、氨水、碳酸钾、碳酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钾和硅溶胶中的至少一种，优选为氨水、碳酸钠、硅酸钾和硅溶胶中的至少一种。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述铁盐、铜盐、钾盐、硼源、稀土金属盐和硅源的加入量使得得到的费托铁基催化剂中各组分的重量比满足Fe：Cu：K：B：R：SiO₂＝100：(0-10)：(0.1-12)：(0.1-12)：(0.1-18)：(5-50)，优选为100：(0-7)：(2-8)：(0.5-7)：(2-15)：(9.5-30)，其中，稀土金属选自镧、铈、镨、钕、钐和铒中的至少一种。

11.一种权利要求1-4中任意一项所述的费托合成铁基催化剂或权利要求5-10中任意一项所述的方法制备得到的费托合成铁基催化剂在合成气制备烃化合物中的应用。

12.一种合成气经费托合成制烃化合物的方法，包括：

(a)在还原气氛下，将权利要求1-4中任意一项所述的费托合成铁基催化剂在180-280℃、0.01-2.8MPa表压下进行还原反应1-48h；得到还原态活化催化剂；

(b)在所述还原态活化催化剂存在下，将含有CO和H₂的合成气在温度为210-290℃、表压压力为1.2-2.8MPa下进行费托合成反应，其中，所述合成气中H₂与CO的摩尔比值为0.5-3.5，所述合成气的空速为2-14NL/g-cat·h。