[发明专利]沉淀铁费托催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及沉淀铁费托催化剂领域，公开了沉淀铁费托催化剂及其制备方法和应用。该催化剂含有Fe、Cu、K、Si和P；该催化剂中，相对于100重量份的Fe，Cu为1～5重量份，K为0.5～5重量份，Si为5～40重量份，P为0.01～15重量份。本发明提供的沉淀铁费托催化剂中含有P，改善了催化剂的机械强度，提高了耐磨蚀性能，并改善了催化剂的费托合成反应性能，提高了碳利用率。

技术领域

本发明涉及沉淀铁费托催化剂领域，具体地，涉及沉淀铁费托催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

费托合成时将合成气转化为以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程，其催化剂主要分为铁基和钴基催化剂。铁基催化剂成本低，且因为其水煤气转换(WGS)活性优良而被优选用于低氢气/CO比例的合成气的费托合成。但是沉淀铁基催化剂的磨蚀和粉化导致铁基催化剂损失和蜡污染严重，并阻碍了沉淀铁费托合成催化剂在浆态鼓泡床反应器(SBCR)中进行广泛的工业化应用。

CN103611579A公开一种提高沉淀铁费托催化剂前体料浆固含量、流动性和泵送性的方法，向沉淀铁费托催化剂前体料浆中加入至少一种无机絮凝剂，其中，所述催化剂前体料浆中的固体：所述无机絮凝剂的重量比为100：0.01-20。该发明中的无机絮凝剂选自聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁，获得的沉淀铁费托催化剂中相对于100重量份Fe₂O₃含有0-8重量份的Al₂O₃。该催化剂可以有明显改善的耐磨蚀性能，并提高用于费托合成反应时的碳利用率。

《Effect of Al₂O₃Binder on the Precipitated Iron-Based Catalysts forFischer-Tropsch Synthesis》(Hai-Jun Wan et.al.，Journal of Natural GasChemistry，16(2007)130-138)公开了以Al₂O₃为粘结剂的沉淀铁催化剂，认为Al₂O₃会降低催化剂比表面，抑制催化剂的还原与碳化，少量Al₂O₃(小于10Al₂O₃：100Fe)对催化剂活性影响很小，进一步增加含量后会明显降低费托活性和WGS活性。

EP2921547A1公开了费托合成方法，压力为0.1～15MPa，温度为150～350℃，体积空速为100～20000h^-1，H₂/CO摩尔比为0.5～4，催化剂含有选自钴、镍、钌和铁的活性组分，以及含有氧化铝、氧化硅和磷的氧化物载体，载体不含有尖晶石相。该发明公开的催化剂为负载型催化剂，通过在氧化铝上浸渍磷酸，再浸渍硝酸钴的方法制得。没有涉及沉淀铁费托催化剂的改善。

沉淀铁费托催化剂没有载体，在用于进行费托合成反应时，尤其是在浆态床反应器中，催化剂的耐磨性和费托合成反应性能仍然需要进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了改进沉淀铁费托合成催化剂进行费托合成反应时，尤其是在浆态床反应器或固定床反应器中，存在催化剂耐磨性和反应性能不足的缺陷，提供了沉淀铁费托催化剂及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种沉淀铁费托催化剂，该催化剂含有Fe、Cu、K、Si和P；该催化剂中，相对于100重量份的Fe，Cu为1～5重量份，K为0.5～5重量份，Si为5～40重量份，P为0.01～15重量份。

本发明还提供了一种制备本发明的沉淀铁费托催化剂的方法，该方法包括：(1)将含有铁源、铜源和磷源的混合液进行共沉淀，再经过滤和洗涤得到滤饼；(2)将所述滤饼与硅源、钾源进行混合为料浆，然后进行干燥、焙烧，得到沉淀铁费托催化剂。