[发明专利]一种低温处理的重质烃费托合成催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低温处理的重质烃费托合成催化剂及其制备方法和应用。该催化剂由钴、金属助剂、贵金属助剂和载体组成，每100质量份的钴基费托合成催化剂中，各组分的含量如下：钴5～50；金属助剂0.5～10；贵金属助剂0.05～5；余量的载体。本发明提供的催化剂的制备方法通过还原反应直接将催化剂活性组分钴和贵金属助剂在载体表面上还原，从而避免了传统方法负载贵金属和钴之后的高温焙烧步骤，避免了催化剂在反复高温焙烧过程中贵金属助剂及钴的烧结现象发生，可有效改善贵金属助剂和催化活性组分钴在载体表面的分散性，提高催化剂的催化性能。本发明催化剂具有高活性、甲烷选择性低、重质烃选择性高等优点，因此适于用作固定床费托合成及浆态床费托合成的催化剂。

技术领域

本发明涉及一种费托合成催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种低温处理的重质烃钴基费托合成催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

消费量达到5.56亿吨，对外依存度达到65％，即我国石油缺口将越来越大。石油的短缺已成为限制我国经济发展和威胁我国能源安全的重大问题。

F-T合成是将合成气转化为液体燃料的重要途径。提高C5+烃的选择性，抑制甲烷等副产物的生成是F-T合成的主要研究目标。实现该目标的关键步骤是高活性、高选择性F-T合成催化剂的研制与开发。如何合理的搭配活性组分、金属助剂、贵金属助剂和载体，制备出性能优良的费托合成催化剂是研究的热点。目前，F-T合成催化剂主要以铁基和钴基为主。钴基催化剂因其较高的加氢活性和较低的水煤气变换活性而成为F-T合成最有发展前途的催化剂之一。

由于钴与载体之间的相互作用强，Co₃O₄颗粒需要在高温下才能被还原成金属态Co，然而焙烧还原温度高，容易导致贵金属助剂和活性钴物种的烧结，降低钴物种的分散度，反应活性中心数降低。CN 104815701A公开了一种用于费托合成的钴基催化剂的还原处理方法，该方法通过用含有1％～30％CO的氢气低温加压还原处理Co基催化剂，提高了催化剂的活性、稳定性和对重质烃的选择性，将此催化剂应用于合成气制重质烃中，可使CO转化率达到40～60％，具有很好的工业化应用前景。CN101224430A采用在硅胶负载的钴基催化剂上嫁接疏水基团的处理，制备一种疏水有机改性钴基费托合成催化剂，将在纯氢气中的还原温度降低到200～300℃，可以实现合成气一步高选择性合成中间馏分油，但相对于常规的浸渍法制备催化剂过程，增加了疏水基团嫁接以及甲苯和丙酮抽提两步操作。CN104174399A公开了一种自还原制备费托合成钴基催化剂，组成包括氧化钴，氧化物载体和表面钝化氧化钴，在催化剂载体的制备过程引入有机碳源，利用有机碳源在惰性气氛下分解产生弱还原组分单质炭的特点，将含炭载体浸渍钴后焙烧，实现钴基催化剂焙烧和自还原的同步，具有用于固定床反应器并能在低温下进行还原的优点，但是该催化剂很难再生。CN102319569A公开了一种低温还原型钴基费托合成催化剂及制备方法，所述的催化剂以ZnO为载体，以Co为活性组分，所述催化剂适宜于在低温下还原，可以防止钴在还原过程中的聚集现象发生，有利于形成小粒度的金属态Co，保证钴在反应中的利用效率，但是该催化剂选择性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温处理钴基费托合成催化剂，本发明所提供的钴基费托合成催化剂具有较好的合成气转化率、较低的甲烷选择性、较高的重质烃选择性，在国家能源安全保障方面具有重要的战略意义。

本发明所提供的低温处理钴基费托合成催化剂，由钴、金属助剂、贵金属助剂和载体组成；

每100质量份的所述钴基费托合成催化剂中，各组分的含量如下：

钴5～50；

金属助剂0.5～10；

贵金属助剂0.05～5；

余量的载体。

所述钴基费托合成催化剂中，每100质量份的所述钴基费托合成催化剂的组成如下：