费托合成催化剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及费托合成催化剂领域，具体涉及一种费托合成催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、费托合成反应是将合成气经过催化剂转化为烃类的过程。通常，常用的费托合成催化剂有铁基与钴基两类，与铁基催化剂相比钴基费托催化剂具有高催化活性、高直链饱和重质烃选择性以及低水煤气变换反应等特点。费托钴催化剂的价格较高，所以对其寿命的要求较高，催化剂的稳定性一直是个重点和难点。

2、cn106582753a报道了一种负载型费托合成钴基催化剂，由四氧化三钴、贵金属助剂氧化物、非贵金属助剂氧化物和碳化物载体组成，其中非贵金属氧化物为氧化铜、氧化锌、氧化钾、三氧化二镧、二氧化铈、七氧化二铼、二氧化锆、三氧化钇、五氧化二铌、三氧化钼、氧化镁或二氧化锰中的一种。

3、cn105582957a报道了一种球形载体负载的钴基费托合成催化剂，微球是由氧化硅、氧化铝、氧化锆、或其混合物组成的，助剂是选自ni、ca、mg、la、zr、ce、ti、mn、v、nb，或者他们的组合。

4、cn102441386a提供了一种以溶胶-凝胶法制得的多孔纳米氧化钛和氧化硅复合粒子为载体的钴基催化剂，该催化剂可实现较低的二氧化碳和甲烷选择性，同时高选择性生产c20-c36的优质蜡。

5、现有技术中多是氧化铝和二氧化钛或二氧化硅物理混合作为载体，氧化铝的含量较高，且催化剂的稳定性依然有待进一步改进，ch4与c2h6等气态烃的选择性仍然较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的催化剂稳定性较差的问题，提供一种费托合成催化剂及其制备方法与应用，该催化剂中仅含有少量的al，一方面显著抑制了tio2载体中锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，另一方面能够调节钴与载体间存在的金属-载体强相互作用(smsi)，能够大幅度提高催化剂的稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种费托合成催化剂，其特征在于，以所述催化剂的总重量为基准，所述费托合成催化剂包含：10-40wt％的co，0.1-3wt％的al，30-85wt％的载体；

3、所述载体为tio2，al和co以氧化物的形式存在。

4、本发明第二方面提供一种费托合成催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

5、s1、将钴源、可选的助剂源和碱源混合进行沉淀反应，将得到的固体进行第一干燥后得到第一混合物；

6、s2、将载体、al源与胶溶剂加入到所述第一混合物中，进行混捏，得到第二混合物，之后进行成型、第二干燥、焙烧，得到所述费托合成催化剂；

7、其中，所述co源、所述al源、所述载体和所述可选的助剂源的用量使得以所述催化剂的总重量为基准，co的含量为10-40wt％，al的含量为0.1-3wt％，载体的含量为30-85wt％，助剂的含量为0-10wt％。

8、所述载体为tio2，al和co以氧化物的形式存在。

9、本发明第三方面提供一种由第二方面提供的方法制备得到的费托合成催化剂。

10、本发明第四方面提供一种第一方面和/或第三方面提供的费托合成催化剂在费托合成反应中的应用。

11、通过上述技术方案，本发明提供的费托合成催化剂及其制备方法与应用获得以下有益效果：该催化剂中仅含有少量的al，一方面显著抑制了tio2载体中锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，另一方面能够调节钴与载体间存在的金属-载体强相互作用(smsi)，能够降低催化剂失活速率，并且催化剂中各组分含量协同增效，进一步提高催化剂的稳定性。

技术特征：

1.一种费托合成催化剂，其特征在于，以所述催化剂的总重量为基准，所述费托合成催化剂包含：10-40wt％的co，0.1-3wt％的al，30-85wt％的载体；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，以所述催化剂的总重量为基准，所述费托合成催化剂包含：15-40wt％的co，0.1-2wt％的al，35-80wt％的载体；

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述催化剂中还包括选自含有mn、v、ce、re、ru、hf、cr和zr元素中至少一种的助剂；

4.一种费托合成催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述co源、所述al源、所述载体和所述助剂源的用量使得以所述催化剂的总重量为基准，co的含量为15-40wt％，al的含量为0.1-2wt％，载体的含量为35-80wt％，助剂的含量为0.01-10wt％；

6.根据权利要求4或5所述方法，其中，所述载体为tio2；

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述沉淀反应的条件包括：在40-90℃下老化4-48h；

8.根据权利要求4-7中任意一项所述的制备方法，其中所述混捏的时间为10-180min；

9.由权利要求4-8中任意一项所述的方法制备得到的费托合成催化剂。

10.权利要求1-3和/或权利要求9中任意一项所述的费托合成催化剂在费托合成反应中的应用。

技术总结
本发明涉及费托合成催化剂领域，公开了一种费托合成催化剂及其制备方法与应用。以所述催化剂的总重量为基准，所述费托合成催化剂包含：10‑40wt％的Co，0.1‑3wt％的Al，30‑85wt％的载体；所述载体为TiO<subgt;2</subgt;，Al和Co以氧化物的形式存在。该催化剂中仅含有少量的Al，一方面显著抑制了TiO<subgt;2</subgt;载体中锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，另一方面能够调节钴与载体间存在的金属‑载体强相互作用(SMSI)，能够降低催化剂失活速率，并且催化剂中各组分含量协同增效，进一步提高催化剂的稳定性。

技术研发人员：何若南,秦绍东,李加波
受保护的技术使用者：国家能源投资集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15