[发明专利]一种负载型催化剂和应用及费托合成反应的方法

说明书

本发明提供了一种负载型催化剂及其在费托合成反应中的应用，以及费托合成反应的方法。其中，该负载型催化剂包括含有改性剂的多孔耐热无机氧化物载体以及负载在该含有改性剂的多孔耐热无机氧化物载体上的活性组分和助剂，所述改性剂为P和Si，所述活性组分为第VIII族金属组分，所述助剂含有Pt和第IVB族金属组分。将本发明提供的负载型催化剂用于费托合成反应时，CO的转化率高、甲烷选择性低、C₅⁺选择性高且催化剂的耐磨性能好，有利于工业推广。

技术领域

本发明涉及一种负载型催化剂及其在费托合成反应中的应用，以及费托合成反应的方法。

背景技术

为减少对石油资源的过度依赖，满足日益苛刻的环境保护要求，寻找替代或补充清洁能源日趋重要。通过费托(F-T)合成将天然气基和煤基合成气转化为燃料油等产品是一种重要的清洁利用天然气和煤炭的方式。F-T合成是剧烈强放热反应，目前工业化的低温F-T合成装置采用的反应器有列管式固定床和浆态床两种。浆态床较固定床具有良好的传热、控温性质，催化剂可在线装填，反应器放大成本相对较低等优势，是未来大规模低温F-T合成反应器的方向。

理想的浆态床F-T合成催化剂应具有机械性质、物理化学性质以及催化性质三方面的优势，即三者的最佳匹配结合。钴基F-T合成催化剂相对铁基催化剂具有寿命长、耐磨性好、水汽变换活性低等优点，所以钴基催化剂是理想的浆态床F-T合成催化剂。但钴金属价格较铁高，需要载体对钴进行负载来提高钴的利用率，降低催化剂成本。浆态床F-T合成催化剂在反应器内不断高速运动，增加了相互间及与反应器内壁的摩擦和碰撞，因此，浆态床F-T催化剂除了要具有较高的活性和C₅⁺选择性外，必须具有较强的耐磨性能。

WO2006136863公开了一种在氧化铝中加入锂形成铝酸锂，再用铝酸锂为载体制备负载型钴催化剂，得到的催化剂具有较高的活性和C₅⁺选择性，但是其并未评价该催化剂在费托合成反应中的耐磨性。

WO200505849公开了一种制备耐磨性和/或耐解集聚性和/或可再生的改性催化剂载体的方法，该载体可用于制备浆态床费-托合成的负载催化剂。载体材料与包含单硅酸的耐磨耗组合物接触，从而提供已处理催化剂载体材料表面上沉积有约0.1～约10.6Si/nm²载体表面积，其中Si原子通过氧原子键合到载体材料上。该催化剂的制备方法是将Si改性载体浸渍于硝酸钴溶液中，然后蒸汽干燥、焙烧，二次浸渍硝酸钴溶液和钌盐溶液，烘干焙烧制得催化剂。但由于钴和钌的价格均较高，导致该催化剂的成本明显升高。

因此，开发另一种具有高耐磨性和高活性的费托合成催化剂具有非常重要的工业价值。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种新的费托合成催化剂及其在费托合成反应中的应用，以及费托合成反应的方法，该催化剂在费托反应中具有耐磨性好且活性高的优点。

本发明提供了一种负载型催化剂，其特征在于，该催化剂包括含有改性剂的多孔耐热无机氧化物载体以及负载在该含有改性剂的多孔耐热无机氧化物载体上的活性组分和助剂，所述改性剂为P和Si，所述活性组分为第VIII族金属组分，所述助剂含有Pt和第IVB族金属组分。

本发明还提供了上述催化剂在费托合成反应中的应用。

本发明还提供了一种费托合成反应的方法，该方法包括将合成气与上述催化剂进行接触反应。

本发明的发明人经过深入研究后发现，以经过改性剂P和Si处理的多孔耐热无机氧化物为载体，将活性组分和含有Pt和第IVB族金属组分的助剂负载在改性后的载体上制备成的催化剂用于费托合成反应中时，不仅催化剂的耐磨性大大提高，而且催化剂的活性也得以明显增强。与现有技术相比，本发明提供的催化剂的耐磨性和催化活性均得到改善，有利于工业化推广。