[发明专利]一种用于费托合成的碳改性二氧化硅载体负载的铁基催化剂的制备及其应用

摘要

本发明公开了一种用于费托合成的碳改性二氧化硅载体负载的铁基催化剂的制备及其应用。本发明催化剂采用碳改性的具有二级孔结构的二氧化硅作为载体，铁作为主催化剂并添加助剂。二级孔结构是由初级二氧化硅大孔结构和碳膜层改性形成的小孔结构组成。这种二级孔结构不仅有利于提高活性组分铁的分散、阻止其与二氧化硅载体形成不可还原的硅酸铁和促进铁碳化活化，且能有效抑制费托初次产品的二次加氢，获得高费托反应活性和烯烃产品选择性。此外，本发明提供的催化剂具有优异的机械强度和水热稳定性，适合浆态床和流化床费托合成；催化剂制备原料廉价，制备方法简单，重复性好，适合工业生产应用。

主权项

1.一种合成气费托反应方法，其特征在于：所述方法是利用一种用于合成气制烯烃的高活性、高烯烃选择性负载型铁基催化剂，催化剂载体为碳改性的具有二级孔结构的二氧化硅，催化剂主活性组分为铁，并添加或不添加助剂；二氧化硅载体的孔径为 3～100nm、比表面积为2～800m²/g；碳改性的二氧化硅载体中碳的量为二氧化硅重量的0.1％～50％；催化剂中的铁含量按Fe计占催化剂重量的1％～50％；所添加的助剂为N、K、Na、Ca、 Pt、Au、Mg、Pd、Rh、V、Cr、Mn、Ru、Co、Cu、Zn、Zr、Ga、 Gd、Re、Mo、Nb元素中一种或两种以上，助剂含量占催化剂重量的0～20％；催化剂载体为碳改性的具有二级孔结构的二氧化硅，采用下述方法之一制备：1)单次浸渍法：按照催化剂组成配比，将碳源配成溶液，以等体积或者过量体积浸渍到二氧化硅载体上，于50～120℃干燥后 在150～600℃下惰性气体氛围中焙烧1～10h，焙烧空速为 500～30000h^‑1；2)多次浸渍法：将碳源分多次浸渍到二氧化硅载体上：重复上述单次浸渍法中的浸渍、干燥、焙烧步骤直至碳源的量达到催 化剂组成配比；其中最后一次焙烧步骤的条件为150～600℃下惰性 气体氛围中焙烧1～10h，其余焙烧步骤的条件为150～250℃下惰性气体氛围中焙烧1～10h；每次的焙烧空速均为500～30000h^‑1；所述合成气费托反应可在固定床或浆态床或流化床反应器中进行；催化剂在使用前需经过还原预处理：预处理气氛为H₂或CO或H₂/CO；预处理温度为200～500℃；预处理 时间为1～12h；预处理空速为500～20000h^‑1；反应条件：反应温度 为150～350℃；反应压力为0.2～3MPa；反应空速为500～20000h^‑1。