[发明专利]合成气制高碳α烯烃的熔铁催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种合成气制高碳α烯烃的熔铁催化剂，包括铁氧化物与助催化剂，其特征在于，各组分质量含量如下：

氧化钾0.1-1g/100gFe；氧化锶0.1-1g/100gFe；氧化锰1-20g/100gFe及稀土金属氧化物1-10g/100gFe；余量为铁氧化物；

所述铁氧化物中三价铁与二倍二价铁的物质的量比值Fe³⁺/2Fe²⁺为0.4-1.5。

2.根据权利要求1所述的一种合成气制高碳α烯烃的熔铁催化剂，其特征在于，所述铁氧化物包含磁铁矿Fe₃O₄和维氏体FeO的混合物相，所述铁氧化物中三价铁与二倍二价铁的物质的量比值Fe³⁺/2Fe²⁺为0.5-1.2。

3.根据权利要求1所述的一种合成气制高碳α烯烃的熔铁催化剂，其特征在于，所述熔铁催化剂中各组分质量含量如下：

氧化钾0.25-0.8g/100gFe；氧化锶0.25-0.8g/100gFe；氧化锰2-15g/100gFe及稀土金属氧化物2-6g/100gFe；余量为铁氧化物；

所述稀土金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化钐及氧化钕中的一种或多种。

4.基于权利要求1-3任一所述的熔铁催化剂的制备方法，其特征在于，采用熔融法制备，具体步骤包括：

先将助催化剂碳酸钾、碳酸锶、碳酸锰及稀土金属碳酸盐按照质量配比混合均匀，再与磁铁矿按照质量配比混合后装入熔融炉中，依次经过熔融、冷却、破碎、球磨与分级工艺后制得。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的依次经过熔融、冷却、破碎、球磨与分级工艺的具体步骤包括：

通电熔融，在熔融电压50-80V，熔融电流1000-8000A及熔融温度1500-2000℃的条件下，熔融时间3-6h；

熔融结束后迅速冷却液态浆料，将凝固后的固态料破碎到200-300mm块，再经过颚式破碎、球磨及多级分级后制得熔铁催化剂，所述熔铁催化剂的粒度分布在10-250微米，平均粒径为40-70微米。

6.权利要求1-3任一所述的熔铁催化剂在合成气制高碳α烯烃中的应用，其特征在于，适用在固定床反应器与流化床反应器中进行费托合成制备高碳α烯烃。

7.根据权利要求6所述的熔铁催化剂在合成气制高碳α烯烃中的应用，其特征在于，所述熔铁催化剂的还原条件为：还原温度300-400℃，还原压力1.0-3.0MPa，还原物料H₂，GHSV＝4000-15000h^～1及还原时长12-24h。

8.根据权利要求6或7所述的熔铁催化剂在合成气制高碳α烯烃中的应用，其特征在于，所述费托合成反应条件为：反应温度280-400℃，反应压力1.0-3.0MPa，合成气体H₂/CO＝0.6-3.0及GHSV＝1500-15000h^～1。

9.根据权利要求8所述的熔铁催化剂在合成气制高碳α烯烃中的应用，其特征在于，所述费托合成的CO单程转化率80-98％，CH₄选择性小于10％及C₄以上α-烯烃选择性超过40％。