合成气直接制轻质烃的催化剂及其制备方法_2

文档序号:9606603阅读:来源:国知局
冷却、多级破碎。
[0027]目前铁基催化剂直接F-T合成低碳帰姪多在固定床中进行,如专利CN1040397C中 就提及了一种用于费巧合成低碳帰姪的铁基催化剂,低碳帰姪的选择性可W高达69%。但 是固定床反应器结构复杂,价格昂贵,撤热困难,整个装置的产能较低。流化床反应器的特 点是温度较高,转化率较高,不存在液固分离的困难,产物多为低碳姪;建造和操作费用较 低,而低的压差又节省了大量的压缩费用,并且更利于除去反应中放出的热,同时由于气体 线速度低,磨损问题较小,送使长期运转成为可能。目前已有报道的应用于流化床F-T合成 的多为烙铁型催化剂,如专利CN1704161A中提及了一种用于F-T合成的烙铁型催化剂;但 目前流化床F-T合成存在产物不够集中,低碳帰姪的选择性不够高的问题。

【发明内容】

[0028] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的由于合成气直接制轻质姪反应 为强放热反应,使用固定床时,反应撤热困难,易飞温,使催化剂容易失活;使用流化床时, 产物不够集中,轻质姪尤其是低碳帰姪的选择性不够高的问题,提供一种新的合成气直接 制轻质姪的方法。该方法用流化床反应器,具有撤热快,低碳帰姪选择性高的优点。
[0029]为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下;一种合成气直接制轻质姪的 铁基催化剂。该催化剂W氧化铅为载体,活性组分含有W原子比计,化学式如下的组合物:
[0030] Fe…oKaCObMncLaA
[0031] 式中a的取值范围为0. 1~10. 0 ;
[0032]b的取值范围为0. 1~15. 0;
[0033]C的取值范围为5.0~60. 0;
[0034]d的取值范围为0.1~10. 0;
[0035]X为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数;
[0036] 载体用量W重量百分比计为催化剂重量的30~70%。
[0037] 上述技术方案中a的取值优选范围为1. 0~8. 0,b的取值优选范围为10. 0~ 50. 0,C的取值优选范围为1. 0~10. 0,d的取值优选范围为1. 0~8. 0,载体用量优选范围 W重量百分比计为催化剂重量的40~60%。
[003引上述技术方案中,a的取值范围更优选为2~8;b的取值范围更优选为20~50 ;C的取值范围更优选为5~10;d的取值范围更优选为1~5。
[0039] 上述技术方案中,催化剂的优选方案为催化剂中还含有Ru,Ru和铁的原子比为 e: 100,e的取值范围为0.Ol~0. 2 ;e的取值范围优选为0. 05~0. 1;催化剂的最优选方 案为催化剂中还包括Pd,Pd和铁的原子比为f: 100,f的取值范围为0.Ol~0. 2 ;f的取值 范围优选为0. 05~0. 1。
[0040] 本发明制得的催化剂的还原条件;压力为0. 05~5MPa,优选为0. 1~4MPa;还 原气体可W用氨气、一氧化碳或合成气,用合成气时,其Hz/CO摩尔比为0. 1~6. 0,优选为 0. 2~6. 0 ;还原气的体积空速为100~8000小时1,优选为500~6000小时1 ;还原温度 为200~600。优选为220~500°C;还原时间为1~100小时,优选为6~72小时。
[00川本发明制得的催化剂的反应条件;压力为0. 5~lOMPa,优选为1~SMPa;反应温 度为200~600°C,优选为220~500°C;体积空速为100~8000小时1,优选为500~6000 小时1 ;原料气中Hz/CO摩尔比为0. 1~5. 0,优选为0. 5~3. 0。
[0042] 合成气直接制轻质姪的铁基催化剂的制备方法如下:
[0043](1)将所需量可溶性铁盐溶于水中制成溶液I,
[0044]似将所需量可溶性La盐溶于热水水中制成溶液II,
[004引 (3)将所需量Mn和Co的可溶性盐溶于水中制成溶液III,
[0046] (4)将溶液I溶液、II溶液、III溶液混合制成混合溶液IV,
[0047] (5)在70-10(TC水浴中将所需量氧化铅溶胶加入到溶液IV中,混合打浆,同时加 入酸碱调节剂调节浆料的抑值为1~5,得到固含量为15~45wt%浆料V,
[0048] (6)将浆料V冷却至20~6(TC后送入喷雾干燥机喷雾成型,然后在400~75(TC 温度下赔烧0. 15~6小时,得到微球状流化床用铁基费巧合成催化剂。
[0049] 本发明方法中的催化剂的制造方法并无特殊要求,可按常法进行。首先将催化剂 各组份制成溶液,再与载体混合制成浆料,经喷雾干燥成型为微球状,最后在450~70(TC 赔烧0. 5~5小时制成催化剂。浆料的配制最好按CN1005248C方法进行。
[0050] 制造本发明催化剂的原料为:
[0051] 催化剂中的铁组份用硝酸铁或硫酸铁。
[0052] 其余组分最好用其硝酸盐、氨氧化物或可分解为氧化物的盐类。
[0053] 作为载体Alz化的原料可用溶胶。
[0054] 喷雾干燥器可用压力式,两流式或离必转盘式,但W离必式较好,能保证制成的催 化剂有良好的粒度分布。
[0055] 催化剂的赔烧可分为两个阶段进行:催化剂中各元素盐类的分解和高温赔烧。分 解阶段温度最好为200~30(TC,时间为0. 5~2小时。赔烧温度为500~80(TC,最好为 550~70(TC;赔烧时间为20分钟到2小时。上述分解和赔烧在两个赔烧炉内分别进行,也 可在一个炉内分为两个区域,也可在连续式旋转赔烧炉内同时完成分解和赔烧。在催化剂 分解和赔烧过程中要通入适量空气,W生成催化活性相。
[0056] 由于本发明采用流化床工艺,因此解决了现有技术中由于合成气直接制轻质姪合 成反应为强放热反应,使用固定床时,反应撤热困难,易飞温,使催化剂容易失活的问题;另 外由于在催化剂中引入的铜、钻作为催化剂助剂,促进了催化剂活性组分在催化剂表面的 分散,从而有利于提高催化剂的活性,解决了在使用流化床时,轻质姪尤其是低碳帰姪选择 性低的问题,当在催化剂中引入Ru或Pd时,催化剂具有更优的催化效果。使用本发明的方 法,在反应温度200~60(TC,反应压力0. 5~lOMPa,催化剂负荷100~8000小时1,原料 配比(摩尔)Hz/CO= 0. 1~5. 0:1的条件下进行合成反应,CO转化率可达92. 3 %,反应产 物中低碳帰姪的重量选择性可达70. 6%,取得了较好的技术效果。
[0057] 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
【具体实施方式】[005引【实施例1】
[0059]取589. 9克硝酸铁,加1000 g水溶解,得到物料I,取0. 4克硝酸铜加IOg水加热 溶解,得到物料II,取25. 56克50%硝酸儘和21. 00克硝酸钻于同一容器内,加200g水,揽 拌溶解得物料III。
[0060] 将物料I、II、m混合,在揽拌下加入312. 5克40 % (重量)的铅溶胶物料,然后加 入含0. 1克KOH的溶液50g,用氨水调节上述浆料的抑值使得混合浆料的抑=6. 0,经充 分揽拌后依常法将制成的浆料在喷雾干燥器中进行微球粒成型,最后在内径为89毫米,长 度为1700毫米89X1700毫米)的旋转赔烧炉中于50(TC赔烧2. 0小时,制成的催化剂 组成为:
[00川 50 重量 %Fei00Mns.0C05.0K0.iLa0.i0x巧0 重量 %AI2O3
[006引【实施例2】
[0063]取589. 8克硝酸铁,加1000 g水溶解,得到物料I,取0. 4克硝酸铜加IOg水加热 溶解,得到物料II,取25. 60克50%硝酸儘和21. 00克硝酸钻于同一容器内,加200g水,揽 拌溶解得物料III。
[0064] 将物料I、II、m混合,在揽拌下加入312.5克40% (重量)的铅溶胶物料,然后 加入含0. 1克KOH和0. 06克RuCls的溶液50g,用氨水调节上述浆料的抑值使得混合浆料 的抑=6. 0,经充分揽拌后依常法将制成的浆料在喷雾干燥器中进行微球粒成型,最后在 内径为89毫米,长度为1700毫米89X1700毫米)的旋转赔烧炉中于50(TC赔烧2.0小 时,制成的催化剂组成为:
[00财 50 重量 %Fei00Mn0.iC05.0K0.iLa0.iRu0.0i0x巧0 重量 %AI2O3
[006引【实施例3】
[0067] 取589. 8克硝酸铁,加1000 g水溶解,得到物料I,取0. 4克硝酸铜加IOg水加热 溶解,得到物料II,取25. 60克50%硝酸儘和21. 00克硝酸钻于同一容器内,加200g水,揽 拌溶解得物料III。
[0068] 将物料I、II、m混合,在揽拌下加入312.5克40% (重量)的铅溶胶物料,然后加 入含0. 1克K0H,含0. 04克PdClz及0. 06克RuCls的溶液50g,用氨水调节上述浆料的抑 值使得混合浆料的抑=6. 0,经充分揽拌后得浆料,依常法将制成的浆料在喷雾干燥器中 进行微球粒成型,最后在内径为89毫米,长度为1700毫米89X1700毫米)的旋转赔烧 炉中于50(TC赔烧2. 0小时,制成的催化剂组成为:
[0069] 50 重量 %Fei〇〇Mn〇.iC〇5.〇K〇.iLa〇.iRu〇.〇iPd〇.〇i〇x巧0 重量 %AI2O3
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