[发明专利]一种具有高抗磨损性能和高反应活性的费托合成铁基催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有高抗磨损性能和高反应活性的费托合成铁基催化剂及其制备方法。所述费托合成铁基催化剂的主活性组分为Fe，同时含有结构助剂M，抗烧结助剂钇、硼和SiO2，以及电子助剂钾，其中，M选自下述至少一种：Zn、Cr、Mn、Zr和Cu；Fe与钇、M、硼、钾和SiO2的质量比依次为100:1‑20:1‑25:0.1‑10:0.5‑10:5‑40。本发明的催化剂的机械强度显著提升，反应过程中的抗磨损性能明显增强，能够显著降低反应器中蜡产物的过滤难度，提高了设备的运行稳定性，降低了操作难度。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种具有高抗磨损性能和高反应活性的费托合成铁基催化剂及其制备方法。

背景技术

费托合成浆态床反应工艺具有反应器温度均匀，易于操控，能够在线更换催化剂，反应器体积易于放大等特点，是一种非常大规模工业化生产的工艺技术。但是，浆态床反应工艺对催化剂的抗磨损性能要求较高。在反应过程中，催化剂处于不停的运动状态中，催化剂颗粒不断受到气体，液体的碰撞和冲刷。催化剂颗粒之间，以及催化剂颗粒与反应器内构件间不停的进行撞击。此外，在反应过程中，催化剂本身也会发生复杂的物相变化，这些物相变化会降低催化剂的机械强度，加速催化剂的粉化过程。催化剂的大量粉化将严重影响过滤器的过滤效果，导致反应器内液位无法降低，影响系统的正常运行。

催化剂具有足够的抗磨损性能是催化剂维持长期运行的基本要求。但是，公开报道的此类研究较少。Hien N.Pham等人(Catalysis Today，2000)考察了Fe-Cu与Fe-Cu-SiO2催化剂强度的差别。Rong Zhao等人(Ind.Eng.Chem.Res.2001)考察了不同硅助剂含量对催化剂强度的影响。但是上述研究中所用催化剂颗粒的球形度和表面光滑度较差，不适合于工业化生产使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高费托合成浆态床反应工艺中铁基催化剂的抗磨损性能，从而提高其催化活性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有高抗磨损性能和高反应活性的费托合成铁基催化剂。

本发明所提供的费托合成铁基催化剂的主活性组分为Fe，同时含有结构助剂M，抗烧结助剂钇、硼和SiO2，以及电子助剂钾，

其中，M选自下述至少一种：Zn、Cr、Mn、Zr和Cu；

Fe与钇、M、硼、钾和SiO2的质量比依次为100:1-20:1-25:0.1-10:0.5-10:5-40，具体可为：100:5:20:2:3:15、100:6:22:5:6:25、100:4:16:2:5:30、100:15:15:1:3:20或100:2:21:3:7:25。

本发明所提供的费托合成铁基催化剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的：

1)将硝酸铁与硝酸钇，M的硝酸盐溶于水，得到混合溶液1；

2)将氨水溶液与碱性硅溶胶混合均匀，得到混合溶液2；

3)将所述混合溶液1和混合溶液2并流混合，发生共沉淀，得到沉淀后浆料；

4)将所述沉淀后浆料老化，洗涤，压滤后得到滤饼；

5)用去离子水将所述饼料重新打浆，依次加入钾水玻璃、硼酸进行乳化分散，得到乳化后浆料；

6)将所述乳化后浆料进行喷雾干燥；

7)将喷雾干燥所得产品焙烧，得到费托合成铁基催化剂。