[发明专利]一种铁基费托合成催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及费托合成催化剂及其制备和应用，更具体地说涉及一种铁基费托合成催化剂及其制备和应用。

背景技术

1923年，Fischer和Tropsch发现了CO和H₂的混合物合成烃类产品的方法（F-T合成）。近年来，随着石油资源的日趋紧张、原油价格的攀升、对燃料要求的逐步苛刻以及煤和天然气探明储量的不断增加，使F-T合成这一领域的研究非常活跃，许多公司在F-T合成上进行了研究开发。良好的F-T合成催化剂，应该对CO和H₂有吸附活性，对吸附的CO有氢化作用，有助于链增长，温和地促进氢化，同时又不应氢化过强、水煤气变换过多以及形成非活性碳化物等。F-T合成的第一步是CO和H₂的化学吸附，从结构化学观点看，具有3d和4f键和能级的过渡元素，大多被用作F-T合成催化剂的活性组分。其中关于Ni、Fe、Co、Ru的研究较多。除Ni由于加氢活性太强，使链增长几率太大，主要用于甲烷化，不适合作合成高分子蜡烃催化剂的活性组分外，其余三种金属催化剂皆可用于F-T合成。而具有商业应用价值的是Co和Fe催化剂，其中由于Co的F-T合成活性高，反应条件温和，水煤气变换反应少，性能稳定，寿命更长，因此人们对Co催化剂在研究和应用上进行了更广泛的研究。用于F-T的Co催化剂，早期使用无载体的氧化物，如纯的钴氧化物、钴-铬氧化物和钴-锌氧化物等；后来发现加入氧化钍和氧化镁，能增加催化剂的活性；目前载体负载的Co催化剂是研究和工业应用的主流。对于F-T合成用Co催化剂，研究者选用了多种助剂对其进行修饰，以期望改善其催化性能。

CN89109859和CN93106465中公开了一种催化剂制备方法和使用方法，该催化剂包括载在氧化铝载体上的催化活性量的钴和选自铂、铱、铑、及其混合物的对负载量还敏感的第二金属。可添加金属氧化物助催化剂。

CN01810769.9和CN01810773公开了一种催化剂制备方法和使用方法，该催化剂包括有催化活性量的钴，其含量为5gCo/100g-70gCo/100g载体，也可以加入Pd和Pt，作为具有增强Co还原能力的掺杂剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有技术的基础上提供一种性能得到改性的费托合成催化剂以及该催化剂的制备方法和应用。

发明人研究发现，当采用一种具有双峰孔结构的载体制备F-T合成催化剂时，催化剂的F-T合成反应性能，例如C₅⁺的选择性明显得到改善。

本发明涉及的内容包括：

1.一种铁基费托合成催化剂，含有氧化铝载体和活性金属组分铁，其中，所述载体具有双峰孔结构，以压汞法表征，所述载体的孔容为0.6-1.4毫升/克，比表面积为80-400米²/克，直径为5-20nm孔的孔体积占总孔容的30-60%，直径为100-300nm孔的孔体积占总孔容的15-45％。

2.根据1所述的催化剂，其特征在于，所述载体的孔容为0.7-1.3毫升/克，比表面积为100-300米²/克，直径为5-20nm孔的孔体积占总孔容的35-50%，直径为100-300nm孔的孔体积占总孔容的20-40％。

3.根据1所述的催化剂，其特征在于，以催化剂为基准，以氧化物计的活性金属组分铁的含量为5-70重量％。

4.根据3所述的催化剂，其特征在于，以催化剂为基准，以氧化物计的活性金属组分铁的含量为10-50重量％。

5.根据4所述的催化剂，其特征在于，以催化剂为基准，以氧化物计的活性金属组分铁的含量为12-30重量％。

6.根据1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中含有选自Cu、Mo、Ta、W、Zr、Ti、REO、Re、Mn、V或K中的一种或几种第一助剂组分，以催化剂为基准，以氧化物计的第一助剂组分的含量为10重量％以下。

7.根据6所述的催化剂，其特征在于，所述第一助剂金属组分选自Ti、Zr、W或Mn中的一种或几种，以催化剂为基准，以氧化物计的第一助剂组分的含量为6重量％以下。

8.根据1或6所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中含有选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ag或Au中的一种或几种第二助剂组分，以催化剂为基准，以元素计的第二助剂组分的含量在0.5重量％以下。