[发明专利]一种用于费托合成反应水加氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于费托合成反应水加氢催化剂及其制备方法和应用，催化剂主要由Cu、Zn、Al、Cr或Zr或V或K或Mn金属元素的氧化物组成，其中各金属元素在催化剂中的重量份含量为：Cu：20～60，Zn：10～55，Al：2～10，Cr或Zr或V或K或Mn：0.1～1，将Cu、Zn盐溶液与碳酸盐中和制备出的活性母体，与铝盐溶液和碳酸盐沉淀出的载体混合打浆、添加助剂、干燥、焙烧，打片成型得到催化剂。与现有技术相比，本发明对C₂～C₇醛、酮、酸、酯类含氧有机物加氢活性高，耐水性好，适用于费托合成水中醛酮酸酯混合液加氢。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其是涉及一种用于费托合成反应水加氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

费托合成技术是将合成气(CO+H₂)通过化学方法转化为液体燃料和化学品的技术。合成的燃料油是不含硫、氮和芳香族化合物的清洁燃料。随着国际油气资源的日益减少和市场情况的变化，以及环保的要求，以费托合成为核心的煤液化和天然气液化技术的开发与工业化，对保障国家能源供应安全、节能减排具有越来越重要的意义。

在费托合成反应过程中，CO中的氧原子大部分生成了水，少量生成了含氧化合物，这些含氧化合物易溶于水，因此，从费托合成反应器出来经过分离得到的水产物中含有一定量的含氧有机物。反应水中含氧化合物浓度和组成与费托合成工艺条件、催化剂种类等有关。低温费托合成反应水中含氧化合物浓度为3％左右，高温费托合成反应水中含氧化合物浓度约为10％。费托合成工业装置的规模都很大，分离提纯反应水中的含氧有机物可提高企业的经济效益。

费托合成反应水组成复杂，包括C₁～C₈的醇、醛、酮、酸、酯，有约30种组分。含氧有机物与水，不同物系含氧化合物之间形成多种共沸物。醛类化合物性质不稳定，容易发生自聚和氧化反应，这些特点决定了直接用精馏法分离出的含氧化学品的纯度不高，难以达到产品的标准。

反应水中的醛、铜、酸、酯在一定的条件下都可以加氢还原为醇，开发一种适合费托反应水加氢的催化剂，将反应水中的醛酮酸酯都转化为醇，以醇的形式回收水中不同物系的含氧有机物，可大大简化反应水组成，降低反应水中含氧有机物的分离难度，提高产品纯度。

专利CN104148079A公开了一种醋酸酯加氢制乙醇的催化剂及方法，该催化剂主要包括5～80份金属铜或其氧化物，0.05～60份助催化剂，助催化剂选自过渡金属中的至少一种元素或其氧化物，5～90份二氧化硅载体。催化剂的比表面积为150～500平米/克，总孔容为0.1～3.0毫升/克，孔直径＜20纳米的孔容占总孔容的40～90％，孔直径20～50纳米的孔容占总孔容的5～75％，孔直径＞50纳米的孔容占总孔容的5～75％，可用于醋酸酯加氢制乙醇的工业生产中。

专利CN102847544A公开了一种醋酸加氢制乙醇催化剂以及制备方法，该催化剂由活性金属、助剂、保护剂和载体组成，通过浸渍法制备，活性金属为铂、钌、钯，助剂为铁、钴、镍，保护剂为硼酸或四乙氧基硅烷、载体为碳纳米管或二氧化硅。保护剂的引入可极大提高催化剂的热稳定性。

专利CN107952473A公开了一种丙酮加氢制备异丙醇的催化剂，该催化剂由Beta沸石为载体，镍元素或氧化物为活性金属，0～5％锌、铑元素或其氧化物组成，催化剂通过浸渍法制备。在反应温度为80～180℃、压力1～4MPa条件下，可将丙酮转化为异丙醇。

专利CN104857962A公开了一种醛或酮加氢生产醇的催化剂及其使用方法，该催化剂是以硅、铝的氧化物和钙的碳酸盐及其氧化物复合物为载体，活性组份镍或钴或镍加钴的质量含量为：15～40％、15～30％、30～40％(镍：钴＝1:0.3～3)，其余为载体，其中Si:Al:Ca＝5～7:0～3:2～5。载体及催化剂均用共沉淀法制得。该催化剂具有强度高，反应温度低，活性好，选择性好等优点。