[发明专利]铁基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及费托合成领域，公开了一种铁基催化剂及其制备方法和应用，该催化剂含有Fe元素、Mn元素、Zn元素、S元素和助剂，所述助剂选自碱金属和碱土金属中的至少一种；其中，以所述铁基催化剂的总量为基准，所述S元素的含量为0.02‑0.5重量％，以元素计，所述助剂的含量为0.1‑10重量％；Fe：Mn：Zn的摩尔比为1：(0.1‑4)：(0.01‑1)。与常规沉淀法相比，采用本发明所述方法制备得到的铁基催化剂BET比表面高、孔体积大，将该铁基催化剂用于高温费托合成反应时，具有反应活性高、低碳烷烃选择性低和低碳烯烃选择性高的优点。

技术领域

本发明涉及费托合成领域，具体涉及一种铁基催化剂、一种铁基催化剂的制备方法和应用。

背景技术

煤间接液化是煤炭经气化过程转化得到合成气(CO+H₂)，合成气在催化剂的作用下转化为烃类以及含氧物的过程。煤间接液化一般分为低温费托合成和高温费托合成两种工艺路线，前者工业上主要使用钴系和铁系催化剂，反应温度在200-280℃，以生产汽油、柴油、石蜡等烃类为主；后者使用铁系催化剂，反应温度在300-350℃，产品除油品外还副产大量的含氧有机物和烯烃等化工品。

随着近年来石油价格的迅速回落，煤制油行业受到严重冲击，提高产品附加值成为目前形势下煤制油技术发展的出路，因此副产更多化工产品的高温费托合成技术具有产品附加值高、兼顾油品和化工等特点，在目前市场环境下显示出一定优势。

费托合成铁基催化剂在50年代已经被南非的Sasol公司商业化主要用于生产燃料和蜡等。关于低温合成费托催化剂的研究很多，但高温费托催化剂的研究则很少。目前工业上采用的是熔铁催化剂，将原料铁加入K₂O和助剂后在电弧炉中熔炼制得。但熔铁催化剂具有比表面积较低、助剂含量不均、杂质含量多等缺点。此外兖矿也开发了沉淀铁基高温费托催化剂，中试的结果甲烷选择性低于10％，C2-C4烯烃选择性约25％。

CN1695803A公开了一种高温费托合成铁基催化剂及其制备方法，具体方法包括将硝酸铁溶解，加入氨水溶液形成沉淀浆液，过滤洗涤后得到共沉淀滤饼加入一定量水打浆，然后将含有Na⁺、K⁺、Cr³⁺、Cu²⁺的溶液直接加入浆液中，经一定时间浸渍后得到浆液，然后通过干燥、焙烧得到高温费托合成催化剂。该催化剂中包括Fe的重量百分含量为50-70，Cu的重量百分含量为0.01-10，Cr的重量百分含量为0.01-10，K₂O的重量百分含量为0.01-8，Na₂O的重量百分含量为0.01-8。

CN1817451A公开了一种高温费托合成微球型铁基催化剂及其制备方法，该催化剂重量比组成为Fe：Cu：Cr：K₂O：Na₂O＝100：0.01-10：0.03-10：0.01-6：0.01-5。制备方法是将铁粉溶于硝酸中，得到硝酸铁溶液，稀释后加入碳酸氢铵溶液，沉淀得到浆料，经过滤、洗涤后得到滤饼，降入一定水和助剂打浆，经一定时间浸渍后得到浆液，通过离心式喷雾干燥、焙烧，得到微球状费托合成催化剂。