[发明专利]费托催化剂、其制备方法、应用以及采用该催化剂的费托合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种费托催化剂、该费托催化剂的制备方法、应用以及采用该催化剂的费托合成方法。

背景技术

费托合成(Fischer-Tropsch synthesis，简称，FT反应)是以合成气(CO和H₂)为原料在催化剂(主要是铁系和钴系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的产品，其反应过程表示为：nCO+2nH₂→[－CH₂－]_n+nH₂O。费托合成是由煤、天然气、生物质等经合成气生产液体燃料的重要途径，尤其对于富煤少油的中国具有重要的战略和现实意义，而高效费托合成催化剂的研发是费托合成实现工业化的首要条件。

现有的费托合成催化剂通常以铁、镍、钴和钌等元素周期表中VIII的金属作为活性组分，其可有效改善产物的选择性。如以钴为活性组分的钴基费托催化剂，其具有活性高、高直链烃、重质烃选择以及低水煤气变换反应特点。钴基费托催化剂是最适合于合成气转化为高碳链烷烃（5个及以上碳原子链的烷烃，简写C₅₊）的催化剂。

费托合成催化剂多为负载型催化剂，而载体可分散活性组分、增加催化剂的比表面积、提高催化剂的机械强度和热稳定性、节省活性组分用量、降低成本，并增强催化剂的抗毒性。因而对于费托催化剂的载体以及制备工艺的研究也一直是费托催化剂的研究重点。

如Shell公司在欧洲专利公开号为EP0510771的申请文件中描述一种Co/SiO₂催化剂的制备工艺，其包括先以沉淀二氧化硅粉体与乙醇胺、水制取三叶草催化剂载体，并经干燥，焙烧后浸渍于硝酸氧锆溶液，并经进一步干燥焙烧后，再次浸渍硝酸钴溶液，并三次干燥焙烧获取最终的以SiO₂为载体的催化剂。Sasol公司在美国专利号为US6455462的专利文件中描述了一种Co/Al₂O₃催化剂的制备工艺，通过将Al₂O₃粉体先后通入硝酸钴和铂铵溶液混合溶液、硝酸钴和铂铵溶液混合溶液和硝酸钴和铂铵溶液混合溶液进行一次、二次、三次浸渍工序以及之后相应的干燥工序从而获取以Al₂O₃为载体的催化剂。又如BP公司（英国石油公司）在欧洲专利公开号为EP0261870的申请文件中描述了一种合成气转化催化剂，其以ZnO为载体，以硝酸钴和硝酸锌的混合溶液制备Co/ZnO催化剂；Exxon公司在“J.of Catal.,2003,217,127-140”中描述了一种以TiO₂为载体，加以硝酸钴，乙二醇以及高铼酸制备TiO₂Co/TiO₂催化剂工艺。

又如在我国，中科院山西煤化所在中国专利授权公告号为CN1136972C的专利文件中描述了一种以ZrO₂为载体的Co/ZrO₂催化剂的制备工艺；中科院大连化学物理研究所在中国专利授权公告号为CN1190267C的专利文件中公开了一种以活性炭为载体的Co/活性炭催化剂的制备工艺。

上述专利（申请）文件以及文献公开的费托催化剂着重于提高催化剂的活性和改善产物的选择性，并取得良好的效用。但由于费托合成是强放热反应，在反应过程中，常发生费托催化剂出现局部过热从而降低了催化剂的选择性以及活性。特别是在固定床反应体系中，催化剂局部过热引起催化剂结碳甚至堵塞床层。而针对上述缺陷，往往需要大幅度改进反应器的导热性，其加大了工艺成本投入。因而改进催化剂的导热性是改进费托催化剂的一个研究重点。

发明内容

针对现有的费托催化剂在费托合成反应过程中，因载体的导热不足而引起费托催化剂局部过热，从而降低催化剂的选择性以及活性，影响费托反应选择性以及产能的缺陷，本发明提供了一种以碳化硅为载体，负载金属活性组分的费托催化剂，本发明所提供的费托催化剂具有良好的导热性能，可有效提高费托反应的选择性以及产能。

本发明提供的一种费托催化剂，包括碳化硅载体，和分散在所述碳化硅载体上的金属活性组分；所述碳化硅载体中，碳化硅的质量比例大于等于50%。其中，在费托催化剂中，金属活性组分的质量含量在1~80%。

可选地，所述催化剂中，金属活性组分的含量为10~40wt%。