本发明涉及费托合成催化剂领域，具体地，涉及一种费托合成铁基催化剂的制备方法，由该方法制备得到的铁基催化剂和该催化剂在固定床费托合成制油或制化学品中的应用。
背景技术：
众所周知，费托合成是将co和h2为主的合成气在催化剂上反应而制备碳氢化合物的催化反应，合成出的主要烃类产物可用作液体车用燃料或化工原料(m.e.dry,catalysis-sienceandtechnology,p.160,springer-verlag(1981))。因此，在富煤贫油的国家和地区，费托合成是通过煤的间接液化而制备液体车用燃料或其他高附加值化学品的有效途径之一。除此之外，利用费托合成，有望将一些零星局部煤炭资源就地气化或者将原油尾气等转换成燃料油，提高能源利用效率。
费托合成可采用固定床、流化床和浆态床反应器及其相配套的合成油工艺。相对而言，固定床列管反应器技术更加成熟。铁和钴是公认的可以被工业化应用的费托合成催化剂。钴作为费托合成催化剂，虽然在低温反应条件下仍具有较高的co转化活性，且产物中直链烷烃居多等特点，但与铁相比金属钴的价格非常高(m.e.dry,catal.today,71(2002)227)。而且，使用钴催化剂情况下，进料新鲜合成气中的氢气与一氧化碳的摩尔比(氢碳比)一般要求2以上，对进料合成气的组成提出了限制。铁催化剂的制备方法一般包括沉淀法、熔融法和负载法等多种，但相对而言，熔融法制备的催化剂(熔铁催化剂)、或负载型铁催化剂的活性均不够理想。
cn1589176a中公开了一种“含有水铁矿和铝的费托合成催化剂”。该发明涉及在主铁相为水铁矿的铁基催化剂组合物中使用氧化铝作为结构助剂，可使所制得的催化剂的费托合成活性提高1.5-3倍。该催化剂不含氧化硅，催化剂的组分包括除k助剂以外还有mn、cr等金属。催化剂的制备过程中，对沉淀物进行反复的洗涤，并对沉淀滤饼进行淤浆化后再进行喷雾干燥成型。而且，经过喷雾干燥成型，焙烧后的催化剂，再用稀释的hno3去除多余的钾助剂含量。该现有技术具有工序复杂、能耗高等缺陷。
cn1562471a中报道了一种含锌助剂的沉淀铁催化剂，其催化剂的重量比组成为fe:zn:cu:k2o:sio2＝100:(0.01-8):(0.5-15):(0.5-10):(5-40)。具体制备方法是采用碳酸钠为沉淀剂，将硝酸铁、硝酸锌、硝酸铜的混合溶液共沉淀得到沉淀浆料，将硅酸钾水溶液和硅溶胶的混合溶液加入到沉淀浆料中制得催化剂浆料，将其送入喷雾干燥器中，得到粉体，然后焙烧得到铁基催化剂。该含锌铁基催化剂的抗磨强度高，活性和稳定性好。但该催化剂的ch4和co2选择性高，c5+选择性低；尤其co2选择性均超过了40％以上。而且，该催化剂为粉体催化剂，无法在固定床反应器中使用。
cn1600420a中公开了一种浆态床费托合成所使用沉淀铁催化剂及其制备方法。该催化剂重量比组成为fe:cu:k2o:sio2:na2o＝100:(0.5-20):(0.1-10):(2-50):(0.01-5)。具体制备方法是将铁粉和铜粉用浓硝酸溶解、稀释得到含有一定浓度铁粉的溶液，再加入碳酸钠溶液，将获得的沉淀浆料过滤、洗涤后得到共沉淀滤饼，加入一定水再浆化后，直接加入硅酸钾水玻璃，调节ph值后过滤，将得到的滤饼直接烘干、焙烧、压片成型、粉碎筛分得到费托合成铁基催化剂。该催化剂的产物中甲烷和含氧有机物的选择性较低、多碳数直链烷烃选择性较高。但其催化剂的成型工艺繁琐、易于产生细粉尾料，从而成品率低将会是一个很大的缺陷。
从公开报道上不难看出，现有技术提供的沉淀铁催化剂的生产方法中，1)钾助剂的添加方法繁琐复杂，或以洗涤过滤之后的沉淀滤饼里加入钾源化合物为主，或在成型焙烧之后催化剂再用稀释的硝酸去除多余钾元素等。也就是说，第一步共沉淀反应以及洗涤过滤之后，还有添加助剂或调整助剂含量等第二道工序操作；2)成型方法往往采用喷雾干燥成型或破碎筛分压片法成型，也就是说还有加水搅拌打浆和喷雾干燥等第三道、第四道工序操作。这样，无论是单次设备投资还是长期运转操作成本均非常之高。
综上，有必要开发一种工艺简单、制备成本低且可用于固定床反应器的具有高活性和选择性好(甲烷和co2选择性低、c5+烃类产物选择性和低碳烯烃选择性高)的费托合成铁催化剂。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术的方法在制备费托合成铁基催化剂中存在的制备生产流程长、能耗和水耗高的缺陷，提供一种费托合成铁基催化剂的制备方法和由该方法制备得到的铁基催化剂及其应用。
为了实现上述目的，本发明的发明人通过对铁基催化剂的制备过程中关键环节的优化，大大缩短了催化剂的制备流程。具体地，将含有铁元素和铜元素的溶液i与含有沉淀剂和硅源的溶液ii以连续并流的方式进行共沉淀反应，获得浆料，将浆料依次进行快速冷却、过滤、洗涤和干燥，获得催化剂母体；然后将所述催化剂母体与粘结剂混合并进行挤条成型，再将所述挤条成型后获得的催化剂挤条母体进行焙烧，其效果之一是，省却了铁基催化剂的浆料需经反复洗涤才能去除杂质离子(如钠离子)的操作工序，降低水用量；二是，省略了洗涤过滤后的滤饼再进行打浆和加入助剂再喷雾干燥的环节，缩短操作工序；三是，催化剂的成型方法特别地采用挤条成型，催化剂的形状可灵活调控，无需筛分操作，能够用于设备制造成本低的固定床反应器费托合成工艺。
本发明第一方面提供了一种制备费托合成铁基催化剂的方法，该方法包括：
(1)将含有铁元素和铜元素的溶液i与含有沉淀剂和硅源的溶液ii以连续并流的方式进行共沉淀反应，获得浆料，所述沉淀剂中无钠离子；
(2)将所述浆料依次进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得催化剂母体，所述冷却的速率使得所述浆料在20min内，降温到40℃以下；
(3)将所述催化剂母体与粘结剂混合并进行挤条成型，再将所述挤条成型后获得的催化剂挤条母体进行焙烧。
本发明第二方面提供了本发明第一方面中所述的方法制备得到的铁基催化剂。
本发明第三方面提供了本发明第二方面所述的铁基催化剂在固定床费托合成制油或制化学品中的应用。
通过上述技术方案，与现有技术相比，将本发明的铁基催化剂用于固定床费托合成工艺时，该铁基催化剂具有高强度、高活性、选择性好(甲烷和co2选择性低、c5+烃类产物选择性和低碳烯烃选择性高)且制备成本低的优点。
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。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种制备费托合成铁基催化剂的方法，该方法包括：
(1)将含有铁元素和铜元素的溶液i与含有沉淀剂和硅源的溶液ii以连续并流的方式进行共沉淀反应，获得浆料，所述沉淀剂中无钠离子；
(2)将所述浆料依次进行冷却、过滤、洗涤和干燥，获得催化剂母体，所述冷却的速率使得所述浆料在20min内，降温到40℃以下；
(3)将所述催化剂母体与粘结剂混合并进行挤条成型，再将所述挤条成型后获得的催化剂挤条母体进行焙烧。
为了使得本发明的方法获得的催化剂的催化活性更高，优选情况下，在步骤(1)中，所述连续并流的方式包括：分别控制所述溶液i和所述溶液ii接触之前的流量以使得由所述溶液i和所述溶液ii接触后获得的混合溶液的ph值为5-8，更优选ph值为6-7.5。
为了使得本发明的方法获得的催化剂的催化活性更高，优选情况下，在步骤(1)中，所述溶液i中铁元素的浓度为0.1-1.5mol/l，更优选为0.3-0.8mol/l。并且，本发明人发现，当溶液i中铁元素的浓度大于1.5mol/l时，溶液i与溶液ii进行共沉淀反应的反应剧烈，沉淀粒子的尺寸大小难以控制，通常铁元素的浓度越高，催化剂母体的粒子尺寸越大，催化剂的活性越差。当然，如果铁离子的浓度太低，则耗水量大，所需沉淀反应罐等设备体积也要增大，投资增加。
根据一种优选的具体实施方式，控制所述冷却的速率为8-25℃/min，更优选冷却的速率为12-20℃/min。
具体地，所述过滤、洗涤和干燥为本领域的常规操作，例如可以通过真空抽滤或者板框压滤等常规过滤方法进行；所述洗涤可以采用去离子水在线冲洗。优选地，为了使得本发明的方法获得的催化剂的选择性更高，控制洗涤的条件使得洗涤液的电导率为1-4.5ms/cm，优选为1.8-4ms/cm，其中，洗涤液并不作为本发明的铁基催化剂产品，洗涤液的电导率方便测得，控制洗涤液的电导率是为了间接得到铁基催化剂产品中金属离子的浓度；所述干燥的条件优选为：在80-180℃下干燥10-18h，更优选为在110-150℃下干燥12-15h。干燥的条件主要依据干燥后的滤饼固含量达到90％以上，以方便滤饼的破碎和研磨。
优选地，将所述干燥后得到的催化剂母体破碎成微粒，然后将所述微粒与粘结剂混合，其中破碎后微粒的平均直径为0.1-100μm，优选为1-50μm，进一步优选为1-10μm；所述破碎过程采用粉碎机将催化剂母体进行研磨。
优选地，在步骤(1)中，所述溶液i中铁元素与铜元素的用量重量比为100：(0.1-15)，更优选为100：(2-8)，更进一步优选为100：(2.5-4.5)；
优选地，在步骤(1)中，所述共沉淀反应的条件包括：反应温度40-85℃，反应时间5-60min，更优选为反应温度60-70℃，反应时间5-35min。
优选地，在步骤(1)中，所述溶液i中还含有至少一种助剂元素，所述助剂元素的总用量与所述铁元素的用量重量比为(0.05-10)：100，更优选为(0.1-2)：100。
优选地，所述助剂元素选自钒、锌、锆、锰、镧、镁、钛、铝、钴、铈、锶和钙中的至少一种。
根据本发明，所述金属元素来自任何溶于水的金属盐，如金属的硝酸盐、硫酸盐、氯酸盐、醋酸盐或草酸盐。优选地，所述铁元素源于硝酸铁、九水合硝酸铁、氯化亚铁和三水合氯化铁中的一种或多种，更优选为九水合硝酸铁；所述铜元素源于硝酸铜、三水合硝酸铜、氯化铜和氯化亚铜中的一种或多种，更优选为三水合硝酸铜；所述钴元素源于硝酸钴、六水合硝酸钴和硫酸钴中的一种或多种；所述锶元素源于硝酸锶和/或三水合氯化锶；所述钒元素源于钒酸钾和/或偏钒酸钾；所述钛元素源于硝酸钛、硫酸钛、草酸钛钾中的一种或多种。
为了简便工艺操作，使得实现省略现有技术中过滤和洗涤后的滤饼再进行打浆和喷雾干燥的环节，优选地，所述沉淀剂为碳酸钾、碳酸氢钾和氢氧化钾中的至少一种。
根据本发明，所述硅源由硅酸钾、正硅酸乙酯和无钠硅溶胶中的至少一种物质提供；提供所述硅源的物质与沉淀剂在水中形成均相溶液；优选地，在所述硅源中，以其中的硅的氧化物计的硅源用量与所述溶液i中的铁元素的用量重量比为(2-15)：100。
优选地，根据本发明，在步骤(3)中，所述粘结剂中含有无钠硅溶胶溶液，所述无钠硅溶胶溶液中硅溶胶含量为20wt％-50wt％，胶团粒子平均直径为0.1-10nm，优选地，所述硅胶含量为25wt％-40wt％，胶团粒子平均直径为1-5nm，其中，所述无钠硅溶胶溶液指无钠硅酸溶胶溶液，所述胶团粒子是指在无钠硅酸溶胶溶液中，硅酸的多分子聚合物所形成的胶团。
优选地，在所述无钠硅溶胶溶液中，以其中含有的硅的氧化物计的无钠硅溶胶溶液用量与所述溶液i中铁元素的用量重量比为(2-15)：100。
优选地，在步骤(3)中，所述粘结剂中还含有田菁粉，所述田菁粉与所述催化剂母体的用量重量比为1：(10-100)，更优选为1：(25-50)。
优选地，在步骤(3)中，所述催化剂的成型通过挤条成型，采用挤条机进行各种形状的挤出，能够灵活控制催化剂的形状，如三叶草形状、五齿形状等，从而能够用于制造成本低的固定床反应器费托合成工艺。
根据本发明，在步骤(3)中，所述焙烧为本领域的常规操作，例如可以在马弗炉中进行。优选情况下，所述焙烧的条件包括：升温速率为30-500℃/h，焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为0.5-12h，更优选地，所述焙烧的条件包括：升温速率为100-300℃/h，焙烧温度为450-550℃，焙烧时间为2-8h。
本发明第二方面提供了本发明第一方面中所述的方法制备得到的铁基催化剂。
优选情况下，所述铁基催化剂的比表面积为241～265m2/g，孔体积为0.43～0.59cm3/g，抗压强度为>26n/cm。
本发明第三方面提供了本发明第二方面所述的铁基催化剂在固定床费托合成制油或制化学品中的应用。
通过上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下具体的优点：
(1)本发明所提供的沉淀铁催化剂的制备方法简单易行，克服了传统沉淀铁催化剂制备工艺中生产流程长、能耗和水耗大的缺陷，大大降低催化剂的制备成本。
(2)本发明提供的方法所制备得到的铁基催化剂抗压强度高，能够适于不同形式的费托合成反应器上使用；
(3)本发明提供的方法所制备得到的铁催化剂活性高且选择性好(甲烷和co2选择性低、c5+烃类产物选择性和低碳烯烃选择性高)。
(4)本发明所提供的催化剂的制备方法成本低，适于工业化大规模的催化剂生产和应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
本发明中所用的原料，如无特别说明均可商购获得。
本发明的实施例中，铁基催化剂的表征和性能测试方法如下：
1.铁基催化剂的比表面积和孔体积的测定：采用低温氮吸附法，比表面积为bet比表面积。
2.铁基催化剂的组分含量采用x荧光组分分析仪(xrf)进行分析。
3.铁基催化剂的抗压强度采用大连化工设计院、大连鹏辉科技有限公司联合制造的dliii型智能颗粒强度测定仪测试。
实施例1
称取10kg的fe(no3)3·9h2o，0.20kg的cu(no3)2·3h2o，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i(铁离子浓度约为0.5mol/l)。称取7.0kg的k2co3，加入30l去离子水搅拌溶解，再加入0.6kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)，继续搅拌混合，得到溶液ii。分别通过调控两个泵的流量，使得溶液i和溶液ii混合后溶液的ph值为7.1，在反应罐中进行共沉淀反应，并用夹套加热方式控制罐内温度为65℃，约用15min反应结束后将浆料快速转移至另一带有循环冷却装置的缓冲罐内，并以15℃/min的冷却速率降温到25℃。然后对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液的电导率为3.4ms/cm。得到的沉淀滤饼在130℃下干燥14h，得到催化剂母体。再用粉碎机将催化剂母体研磨成微粒(微粒平均直径为7μm)，按田菁粉与微粒的重量比为1：25加入田菁粉，再加入硅胶含量为33wt％的硅溶胶溶液0.42kg。搅拌混合形成固含量约为75重量％的挤条母体，将该挤条母体用挤条机(三叶草形状)挤条。挤条后所得催化剂挤条母体在马弗炉以150℃/h升温速率升温到500℃，在该温度下恒温5h，制得铁基催化剂cat1。其主要参数和性能指标见表1。
实施例2
称取16kg的fe(no3)3·9h2o，0.32kg的cu(no3)2·3h2o，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i(铁离子浓度约为0.8mol/l)。称取5.0kg的koh，加入30l去离子水搅拌溶解，再加入5.3kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)，继续搅拌混合，得到溶液ii。分别通过调控两个泵的流量，使得溶液i和溶液ii混合后溶液的ph值为6.5，在反应罐中进行共沉淀反应，并用夹套加热方式控制罐内温度为70℃，约用8min反应结束后将浆料快速转移至另一带有循环冷却装置的缓冲罐内，并以20℃/min的冷却速率降温到25℃。然后对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液的电导率为2.6ms/cm。得到的沉淀滤饼在150℃下干燥12h，得到催化剂母体。再用粉碎机将催化剂母体研磨成微粒(微粒平均直径为10μm)，按田菁粉与微粒的重量比为1：50加入田菁粉，再加入硅胶含量为40wt％的硅溶胶溶液0.64kg。搅拌混合形成固含量约为69重量％的挤条母体，将该挤条母体用挤条机(五齿球形状)挤条。挤条后所得催化剂挤条母体在马弗炉以280℃/h升温速率升温到550℃，在该温度下恒温2h，制得铁基催化剂cat2。其主要参数和性能指标见表1。
实施例3
称取6.1kg的fe(no3)3·9h2o，0.08kg的cu(no3)2·3h2o，0.017kg的sr(no3)2，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i(铁离子的浓度约为0.3mol/l)。称取5.5kg的k2co3，加入30l去离子水搅拌溶解，再加入0.14kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)，继续搅拌混合，得到溶液ii。分别通过调控两个泵的流量，使得溶液i和溶液ii混合后溶液的ph值为6.0，在反应罐中进行共沉淀反应，并用夹套加热方式控制罐内温度为60℃，约用35min反应结束后将浆料快速转移至另一带有循环冷却装置的缓冲罐内，并以12℃/min的冷却速率降温到25℃。然后对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液电导率为4.0ms/cm。得到的沉淀滤饼在110℃下干燥14h，得到催化剂母体。再用粉碎机将催化剂母体研磨成微粒(微粒平均直径约为3μm)，按田菁粉与微粒的重量比为1：35加入田菁粉，再加入硅胶含量为25wt％的硅溶胶溶液0.24kg。搅拌混合其形成固含量约为63重量％的挤条母体，将该挤条母体用挤条机(三叶草形状)挤条，挤条后所得催化剂挤条母体在马弗炉以110℃/h升温速率升温到450℃，在该温度下恒温8h，制得铁基催化剂cat3。其主要参数和性能指标见表1。
实施例4
称取10kg的fe(no3)3·9h2o，0.20kg的cu(no3)2·3h2o，0.016kg的co(no3)2·6h2o，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i(铁离子的浓度约为)。称取6.0kg的k2co3，加入30l去离子水搅拌溶解，再加入0.35kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)，继续搅拌混合，得到溶液ii。分别通过调控两个泵的流量，使得溶液i和溶液ii混合后溶液的ph值为7.2，并用夹套加热方式控制罐内温度为70℃，约用20min沉淀结束后将沉淀浆料快速转移至另一带有循环冷却装置的缓冲罐内，并以12℃/min的冷却速率降温到25℃。然后对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液的电导率为1.8ms/cm。得到的沉淀滤饼在120℃下干燥14h，得到催化剂母体。再用粉碎机将催化剂母体研磨成微粒(微粒平均直径为9μm)，按田菁粉与微粒的重量比为1：30的田菁粉，再加入硅胶含量为24wt％的硅溶胶0.13kg。搅拌混合形成固含量约为65重量％的挤条母体，将该挤条母体用挤条机(三叶草形状)挤条。挤条后所得催化剂挤条母体在马弗炉以400℃/h升温速率升温到500℃，在该温度下焙烧5h，制得铁基催化剂cat4。其主要参数和性能指标见附表1。
实施例5
按照实施例1的方法，其不同之处在于，分别通过调控两个泵的流量，使得溶液i和溶液ii混合后溶液的ph值为5.3，制得铁基催化剂cat5。其主要参数和性能指标见表1。
实施例6
按照实施例1的方法，其不同之处在于，分别通过调控两个泵控的流量，使得溶液i和溶液ii混合后溶液的ph值为8，制得铁基催化剂cat6。其主要参数和性能指标见表1。
实施例7
按照实施例1的方法，其不同之处在于，以8℃/min的冷却速率降温到40℃，制得铁基催化剂cat7。其主要参数和性能指标见表1。
实施例8
按照实施例1的方法，其不同之处在于，以25℃/min的冷却速率降温到25℃，制得铁基催化剂cat8。其主要参数和性能指标见表1。
实施例9
按照实施例1的方法，其不同之处在于，对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液的电导率为4.5ms/cm，制得铁基催化剂cat9。其主要参数和性能指标见表1。
实施例10
按照实施例1的方法，其不同之处在于，对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液的电导率为1ms/cm，制得铁基催化剂cat10。其主要参数和性能指标见表1。
实施例11
按照实施例1的方法，其不同之处在于，采用以下方法配置溶液i和溶液ii：
取24.2kg的fe(no3)3·9h2o，0.48kg的cu(no3)2·3h2o，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i(铁离子浓度约为1.2mol/l)。称取14.0kg的k2co3，加入30l去离子水搅拌溶解，再加入1.45kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)，继续搅拌混合，得到溶液ii。制得铁基催化剂cat11。其主要参数和性能指标见表1。
实施例12
按照实施例1的方法，其不同之处在于，采用以下方法配置溶液i和溶液ii：
取2.0kg的fe(no3)3·9h2o，0.04kg的cu(no3)2·3h2o，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i(铁离子浓度约为0.1mol/l)。称取1.5kg的k2co3，加入30l去离子水搅拌溶解，再加入0.12kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)，继续搅拌混合，得到溶液ii。制得铁基催化剂cat12。其主要参数和性能指标见表1。
对比例1
称取10kg的fe(no3)3·9h2o，0.20kg的cu(no3)2·3h2o，加入50l去离子水搅拌溶解，得到溶液i。称取7.0kg的na2co3，加入30l去离子水搅拌溶解，得到溶液ii。将上述两种溶液混合，混合后溶液的ph为7.1，置于反应罐中进行共沉淀反应，并用夹套加热方式控制罐内温度为73℃，约用25min反应结束后将浆料在原反应罐中陈化30min，然后进行真空抽滤，并用去离子水打浆、压滤洗涤，反复操作四次直至滤液的电导率为1.5ms/cm。得到的沉淀滤饼里加入0.78kg硅酸钾(硅的氧化物的含量为30wt％)溶解于7.0kg水中，搅拌40min左右使其混合均匀，加入硝酸调解浆料的ph值约为6.5时进行过滤。得到的滤饼用一定量的去离子水再浆化，得到固体含量约20重量％的催化剂浆料。将该催化剂浆料输入一压力式喷雾干燥机，在入口风温为305℃，出口风温为110℃的条件下进行喷雾干燥，大约15min后完成喷雾，得到微球状催化剂颗粒，将该催化剂置于马弗炉中，在480℃下焙烧5h，制得铁基催化剂dcat1。其主要参数和性能指标见表1。
对比例2
按照实施例1的方法配置溶液i和ii。然后将溶液i和ii混合，混合后溶液的ph值为7.1，置于反应罐中，在反应罐中进行共沉淀反应，并用夹套加热方式控制罐内温度为65℃，约用15min反应结束后将浆料快速转移至另一带有循环冷却装置的缓冲罐内，并以15℃/min的冷却速率降温到25℃。然后对浆料进行真空抽滤并用去离子在线冲洗，直至洗涤液的电导率为3.4ms/cm。得到的沉淀滤饼在130℃下干燥14h，得到催化剂母体。再用粉碎机将催化剂母体研磨成微粒(微粒平均直径为7μm)，按田菁粉与微粒的重量比为1：25加入田菁粉，再加入硅胶含量为33wt％的硅溶胶溶液0.42kg。搅拌混合形成固含量约为75重量％的挤条母体，将该挤条母体用挤条机(三叶草形状)挤条。挤条后所得催化剂挤条母体在马弗炉以150℃/h升温速率升温到500℃，在该温度下恒温5h，制得铁基催化剂dcat2。其主要参数和性能指标见表1。
对比例3
按照实施例1的方法，不同的是共沉淀反应结束后，不进行浆料转移，将浆料自然冷却，约1.2h降温到25℃，制得铁基催化剂dcat3。其主要参数和性能指标见表1。
表1
*对比例1所得微球状催化剂，破碎后得到32-60目的颗粒。
测试例
费托合成活性评价：评价装置为微反实验室固定床反应器。催化剂装填量为：1.0g；催化剂用三倍重量的石英砂稀释后装填到反应器里。
取本发明实施例1-10和对比例1-3的铁基催化剂在255℃，2.0mpa，反应器里合成气空速为8000h-1，进料合成气氢碳比为2.0的条件下进行反应，反应时间为350h的评价结果见表2。
表2
由表1和表2的数据可知：
(1)与dcat1-dcat3铁基催化剂相比，cat1-cat10铁基催化剂的bet比表面积和抗压强度显著提高。
(2)与dcat1-dcat3铁基催化剂相比，cat1-cat10铁基催化剂活性高且选择性好(甲烷和co2选择性低、c5+烃类产物选择性和低碳烯烃选择性高)。
不难看出，利用本发明方法制备的催化剂进行费托合成时，co2排放量将会大大减少，除去转化为ch4的部分之外，该部分碳能源将有效的转化为目标烃类产品。这样，采用本发明方法制备的催化剂进行费托合成反应时，能够有效提高碳利用率。
而且，更为重要的是，本发明所提供的铁基催化剂的制备方法简单易行，克服了传统沉淀铁催化剂制备生产流程长、能耗和水耗高的问题，大大降低催化剂的制备成本。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。