[发明专利]一种用于合成气生产α-烯烃的结构化铁基催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于合成气生产α-烯烃的结构化铁基催化剂，包括活性组分、助剂和载体，其特征在于：活性组分为铁；助剂包括第一助剂VIB、VIIB族或VIII族的过渡金属钌、铂、铜、钴、锌，第二助剂金属氧化物：氧化镧、氧化铈、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钾、氧化锰、氧化锆；催化剂的重量百分比为：活性组分铁：50.0～99.8%，第一助剂过渡金属或过渡金属氧化物含量：0～5.0％；第二助剂金属氧化物：0～10％，余量为载体二氧化硅；将活性组分铁、第一助剂、载体二氧化硅用热分散法制成单分散颗粒后，用第二助剂溶液浸渍。

2.根据权利要求1所述的用于合成气生产α-烯烃的结构化铁基催化剂，其特征在于：第一助剂含量选0～2％；第二助剂金属氧化物含量选2～6％，活性组分铁含量选60～97％。

3.根据权利要求1所述的用于合成气生产α-烯烃的结构化铁基催化剂，其特征在于：载体二氧化硅含量：1～40％、第一助剂含量选1～2％；第二助剂金属氧化物含量选2～6％，余量为活性组分为铁。

4.一种权利要求1～3之一的结构化铁基催化剂的制备方法，步骤如下：

1）用热分散法制备单分散颗粒催化剂前驱体A：

将去结晶水的硝酸铁和第一助剂的硝酸盐以及无定形二氧化硅按其重量比要求加入到正辛醇中混合，各物质总重量占混合液的3～20％，搅拌，硝酸盐溶解，升温到140～180℃度后，恒温4h，冷却后抽滤烘干，得到黑色固体，经行星磨研磨20～40分钟后置于马弗炉中400-600℃焙烧5h，得到催化剂前驱体A；

2）将第二助剂按重量比溶于水或乙醇，用配制好的第二助剂的溶液干法浸渍上述催化剂前驱体A，老化12～24小时，然后于100～130℃干燥，于300～1200℃焙烧4～10小时，压片，筛分，制得结构化铁基催化剂。

5.根据权利要求4所述的结构化铁基催化剂的制备方法，其特征在于：各成分重量百分比为：载体二氧化硅含量：1～40％、第一助剂含量选1～2％；第二助剂金属氧化物含量选2～6％，余量为活性组分为铁。

6.根据权利要求4或5所述的结构化铁基催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）将去结晶水的硝酸铁和第一助剂的硝酸盐以及无定形二氧化硅按其重量比要求加入到正辛醇中混合，各物质总重量占混合液的5～15％。

7.根据权利要求4或5所述的结构化铁基催化剂的制备方法，其特征在于：催化剂前驱体A的粒度为50～60nm，且为球形，呈单分散分布。

8.根据权利要求6所述的结构化铁基催化剂的制备方法，其特征在于：催化剂前驱体A的粒度为50～60nm，且为球形，呈单分散分布。

9.一种权利要求4～8之一方法制备的结构化铁基催化剂的应用，用于合成气生产α-烯烃在固定床进行费托合成反应的作条件为：还原条件为：300～500℃，0.2～1.2MPa，400～1500h^-1（V/V），6～18h，纯氢气氛；合成气反应条件为：190～360℃，0.5～5.0MPa，400～20000h^-1（V/V），H₂/CO=1/1～3/1。

10.一种权利要求4～8之一方法制备的结构化铁基催化剂的应用，用于合成气生产α-烯烃在浆态床中进行费托合成反应的作条件为：还原条件为：300～500℃，0.2～1.2MPa，400～1400rpm，400～1500h^-1（V/V），6～18h，纯氢气氛；合成气反应条件为：190～360℃，0.5～5.0MPa，400～20000h^-1（V/V），400～1400rpm，H₂/CO=1/1～3/1。