[发明专利]一种费托合成催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种费托合成催化剂、制备方法及其在费托合成中的应用，所述催化剂包括载体、负载在载体上的活性金属和氮组分，其特征在于，以元素计的氮组分在催化剂中的含量为大于0重量％至小于等于0.2重量％；所述制备方法包括将活性金属组分负载到载体上，然后进行还原，其特征在于，在所述还原的之前、同时或之后还包括与氮或含氮化合物接触反应的步骤，所述接触反应的条件使得最终催化剂中以元素计的氮含量为大于0至小于等于0.2重量％；与现有技术相比，本发明提供的催化剂应用与费托合成时，甲烷选择性更低，C₅+选择性更高，稳定性更好。

技术领域

本发明是关于一种费托合成催化剂及其制备方法和该催化剂在费托合成中的应用。

背景技术

随着全球石油资源越来越稀缺，人们对环境保护的日益重视，利用煤和天然气等为原料制备清洁燃料和化学品越来越受到人们的重视。费托合成技术是这些煤和天然气清洁利用的关键技术之一。

合成气在催化剂上转化成烃类的费托合成反应的主要产物包括烷烃和烯烃，产品经过深加工可得到优质液体燃料和化学品。

目前，具有工业应用价值的费托合成催化剂主要有两大类，钴基和铁基。两类催化剂各有优势，可根据反应原料气类型、工艺路线和反应器类型等选择不同类型催化剂。钴基催化剂虽然寿命长于铁基催化剂，但甲烷选择性明显高于铁基催化剂，且随着反应温度的提高而大幅增加，极大地影响了钴基催化剂的催化效率和技术竞争力。因此，如何降低钴基催化剂的甲烷选择性、提高C5+烃类选择性，特别是较高反应温度下的选择性，一直以来都是钴基催化剂开发的难点和方向。此外，钴基催化剂成本高于铁基催化剂，因此，提高钴基催化剂的稳定性和寿命也是催化剂开发的目标之一。

US4670414公开了一种氧化铝或氧化硅负载Co催化剂的活化方法。先氢气还原，再氧气氧化，最后再氢气还原。通过该活化方法，催化剂的C₅+选择性明显提高。US6337353公开了一种将合成油催化剂与氢气和氨气(0.01体积％～15体积％)混合气接触后，催化剂的甲烷选择性降低，C5+选择性增高。WO2011027104公开了一种采用负载型Co催化剂的活化方法。先还原催化剂，再水蒸气处理，然后再还原。该活化方法制备的催化剂C5+选择性升高。US7045554公开了一种通过在反应气中加入0.1ppm～10ppm氧气降低催化剂的失活速率的方法。

虽然这些专利都能够提高钴基催化剂的选择性或稳定性，但其甲烷选择性仍然与铁基催化剂有一定差距，且没有提及反应温度提高的情况下，催化剂的选择性情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高选择性、高稳定性和宽操作温度的费托合成催化剂的制备方法，本发明还提供了由该方法制得的合成催化剂及其在费托合成中的应用。

本发明主要包括以下内容：

一种费托合成催化剂，包括载体、负载在载体上的活性金属和氮组分，其特征在于，以元素计的氮组分在催化剂中的含量为大于0重量％至小于等于0.2重量％。

同时，本发明还提供了所述催化剂的制备方法，包括将活性金属组分负载到载体上，然后进行还原，其特征在于，在所述还原的之前、同时或之后还包括与氮或含氮化合物接触反应的步骤，所述接触反应的条件使得最终催化剂中以元素计的氮含量为大于0至小于等于0.2重量％。

最后，本发明还提供了所述催化剂或由所述方法得到的催化剂在费托合成中的应用，包括在费托合成条件下，使合成气与所述的催化剂或由所述方法制得的催化剂进行接触，所述进行接触的条件包括：温度为160～350℃，压力1～8MPa，氢气和一氧化碳的摩尔比为0.4～2.5，气体的时空速率为200～40000h^-1。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。