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一种费托合成催化剂及其制备方法与应用.pdf

  • 上传人:GAME****980
  • 文档编号:1736311
  • 上传时间:2018-07-08
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201510114046.0

    申请日:

    2015.03.16

    公开号:

    CN104707620A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 23/889申请日:20150316|||公开

    IPC分类号:

    B01J23/889; C10G2/00

    主分类号:

    B01J23/889

    申请人:

    中科合成油技术有限公司

    发明人:

    杨勇; 青明; 王洪; 王珏; 白云坡; 任利荣; 王有良; 巩月伟; 郑林; 李永旺

    地址:

    101407北京市怀柔区雁栖经济开发区C区乐园南二街1号

    优先权:

    专利代理机构:

    北京纪凯知识产权代理有限公司11245

    代理人:

    关畅; 赵静

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    内容摘要

    本发明提供一种费托合成催化剂及其制备方法与应用。本发明以硅酸盐溶液为原料,通过阳离子交换处理得到硅酸溶液,再将所述硅酸溶液经阴离子交换处理除去其中的阴离子杂质如Cl,得到活性硅酸溶液,以所述活性硅酸代替商业硅溶胶为硅源制备费托合成催化剂,可以有效解决铁物种和SiO2之间混合不均匀的难题,从而增大催化剂的表面积,提高催化剂的机械强度。该方法操作简便,成本低廉,非常适用于商业化费托合成催化剂的制备。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种制备费托合成催化剂的方法,包括下述步骤:
    (1)将硅酸盐溶液经阳离子交换处理得到硅酸溶液;将所述硅酸溶液经阴离子交换处理除去其中的阴离子杂质,得到活性硅酸溶液;
    (2)将硝酸铁溶液与所述活性硅酸溶液混合得到混合溶液1,对所述混合溶液1进行老化,得到含Fe的老化活性硅酸溶液;所述硝酸铁溶液为一次加入或分两次加入,所述硝酸铁溶液分两次加入时,第一次的加入量为全部硝酸铁溶液的0.1%-1%,剩余量的硝酸铁溶液在老化后再加入;
    (3)将所述含Fe的老化活性硅酸溶液与过渡金属M的硝酸盐溶液混合,得到混合溶液2;
    (4)在沉淀剂的作用下,使得所述混合溶液2中的铁和过渡金属M共沉淀,得到沉淀浆料;
    (5)对所述沉淀浆料进行过滤,得到滤饼,将所述滤饼与水和钾助剂前驱体混合打浆,得到浆料;将所述浆料干燥成型后得到催化剂前驱体;
    (6)将所述催化剂前驱体焙烧得到费托合成催化剂。

    2.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
    所述方法步骤(1)中,所述硅酸盐为钾水玻璃或钠水玻璃;
    所述硅酸盐溶液中,硅酸盐的质量浓度为0.5%-10%;
    所述阳离子交换处理为:将所述硅酸盐溶液以1mL/min-100mL/min的流速通过pH为2-7的阳离子交换树脂;
    所述阳离子交换树脂为苯乙烯系强酸性树脂;
    所述硅酸溶液的pH值为3-6;
    所述阴离子交换处理为:将所述硅酸溶液以1mL/min-100mL/min的流速通过pH为7-9的阴离子交换树脂;
    所述阴离子交换树脂为苯乙烯系阴离子交换树脂;
    所述活性硅酸溶液的pH为5-6;
    所述活性硅酸溶液以SiO2计其质量浓度为0.5%-5%。

    3.  根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述方法步骤(1)中,在所述活性硅酸溶液的制备过程中,先在所述硅酸盐溶液中加入铁源,再依次进行后续的阳离子交换处理和阴离子交换处理,得到Fe稳定的活性硅酸溶液;
    所述铁源为Fe(OH)3或硝酸铁;
    所述铁源为Fe(OH)3,所述硅酸盐溶液中的SiO2与加入的Fe(OH)3中铁的质量比为100:0.5-10;
    所述铁源为硝酸铁,所述硅酸盐溶液中的SiO2与加入的硝酸铁中铁的质量比为100:0.5-5。

    4.  根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于:所述步骤(2)中,所述混合溶液1中Fe与SiO2的质量比为100:1-60;
    所述老化的温度为25℃-80℃,时间为1h-36h。

    5.  根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于:所述过渡金属M的硝酸盐为下述至少一种过渡金属的硝酸盐:Mn、Cr、V、Mo、W、Ni和Cu;
    所述混合溶液2中,Fe与M的质量比为100:1-45。

    6.  根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于:所述步骤(4)中,所述沉淀剂为氨水;
    所述共沉淀的温度为35℃-80℃。

    7.  根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于:所述步骤(5)中,所述钾助剂前驱体为可溶性钾盐;
    所述浆料中,Fe与所述钾助剂前驱体中钾的质量比为100:1-8。

    8.  根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征在于:所述步骤(6)中,所述焙烧的温度为300℃-700℃,时间为2小时-8小时。

    9.  权利要求1-8中任一项所述方法制备得到的费托合成催化剂,所述费托合成催化剂的表面积为201m2/g-220m2/g,磨损率为8%-12%,Cl含量小于1ppm。

    10.  一种费托合成方法,其特征在于:所述费托合成方法采用权利要求9所述的费托合成催化剂;
    所述费托合成在固定床中进行,所述固定床反应条件为:温度为230℃-300℃,空速为1000-20000h-1,压力为0.1-5.5MPa,原料气H2/CO=1.5-2.5,尾气循环比为2;
    所述费托合成在浆态床中进行,所述浆态床反应条件为:温度为230℃-280℃,空速为1000-20000h-1,压力为0.1-5.5MPa,原料气H2/CO=1.5-2.5,尾气循环比为2。

    说明书

    说明书一种费托合成催化剂及其制备方法与应用
    技术领域
    本发明属于催化剂制备技术领域,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
    费托合成反应是指将煤炭、天然气、生物质等含碳资源气化得到的合成气转化为烃类和化学品的过程。由于石油资源的日益枯竭,近年来费托合成技术受到更加广泛的关注。费托合成过程常用的催化剂包括Fe、Co、Ru等。其中Ru由于其昂贵的价格不适合于工业化应用。Fe和Co是仅有的适合于工业化的两种费托合成催化剂。
    SiO2是费托合成铁催化剂中最为常见的一种载体,其加入可以显著提高催化剂的分散程度,使得活性组分处于高度分散状态,有利于提高催化剂的活性。另外,SiO2的存在为催化剂提供了较为结实的骨架结构,提高了催化剂的强度从而使催化剂具有一定的运行稳定性。目前工业催化剂制备时添加的SiO2一般以市售的商业硅溶胶为前驱体,如中国专利CN1297343C,CN1287895C、CN1270822C、CN1260007C中都使用商业硅溶胶为SiO2前驱体。通常以沉淀型SiO2和粘结剂型SiO2的形式加入到催化剂中。前者是将铁源和硅溶胶首先进行充分混合,然后进行共沉淀过程,而粘结剂SiO2一般是将沉淀后铁滤饼进行重新打浆,在浆料中加入硅溶胶。无论以哪种加入方式都存在SiO2和铁物种之间混合不均匀的弊端,从而难以最大限度体现出SiO2作为载体的优势。出现以上问题的根源在于市售的商业硅溶胶中胶粒平均尺寸太大,不适合用于费托合成催化剂的制备。采用有机硅(如正硅酸乙酯)代替商业硅溶胶能够一定程度上解决上述问题,但是有机硅成本太高,不适用于大规模生产。
    发明内容
    本发明所要解决的技术问题是选择合适的SiO2前驱体代替商业硅溶胶,以解决通过商业硅溶胶制得的SiO2和铁物种之间混合不均匀的问题,增大催化剂的表面积,提高催化剂的机械强度,从而大幅度地提供催化剂的活性和反应稳定性。
    为了解决上述技术问题,本发明提供了一种费托合成催化剂及其制备方法。
    本发明所提供的费托合成催化剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的:
    (1)将硅酸盐溶液经阳离子交换处理得到硅酸溶液;将所述硅酸溶液经阴离子交换处理除去其中的阴离子杂质,得到活性硅酸溶液;
    (2)将硝酸铁溶液与所述活性硅酸溶液混合得到混合溶液1,对所述混合溶液1 进行老化,得到含Fe的老化活性硅酸溶液;所述硝酸铁溶液为一次加入或分两次加入,所述硝酸铁溶液分两次加入时,第一次的加入量为全部硝酸铁溶液的0.1%-1%,剩余量的硝酸铁溶液在老化后再加入;
    (3)将所述含Fe的老化活性硅酸溶液与过渡金属M的硝酸盐溶液混合,得到混合溶液2;
    (4)在沉淀剂的作用下,使得所述混合溶液2中的铁和过渡金属M共沉淀,得到沉淀浆料;
    (5)对所述沉淀浆料进行过滤,得到滤饼,将所述滤饼与水和钾助剂前驱体混合打浆,得到浆料;将所述浆料干燥成型后得到催化剂前驱体;
    (6)将所述催化剂前驱体焙烧得到费托合成催化剂。
    上述方法步骤(1)中,所述硅酸盐具体可为市售钾水玻璃或市售钠水玻璃。
    所述硅酸盐溶液中,硅酸盐的质量浓度为0.5%-10%,具体可为10%。
    所述阳离子交换处理为:将所述硅酸盐溶液以1mL/min-100mL/min(如25mL/min)的流速通过pH为2-7(如6-7)的阳离子交换树脂。
    所述阳离子交换树脂可为苯乙烯系强酸性树脂,如市售001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
    所述硅酸溶液的pH值为3-6,如5-6。
    所述阴离子交换处理为:将所述硅酸溶液以1mL/min-100mL/min(如20mL/min)的流速通过pH为7-9(如8-9)的阴离子交换树脂。
    所述阴离子交换树脂可为苯乙烯系阴离子交换树脂,如市售201×7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。
    所述活性硅酸溶液的pH为5-6。
    所述活性硅酸溶液以SiO2计其质量浓度为0.5%-5%,如5%。
    优选地,在上述活性硅酸溶液的制备过程中,先在所述硅酸盐溶液中加入铁源,再依次进行后续的阳离子交换处理和阴离子交换处理,得到Fe稳定的活性硅酸溶液。
    所述铁源具体可为Fe(OH)3或硝酸铁。
    所述铁源为Fe(OH)3时,所述硅酸盐溶液中的SiO2与加入的Fe(OH)3中铁的质量比为100:0.5-10。
    所述铁源为硝酸铁时,所述硅酸盐溶液中的SiO2与加入的硝酸铁中铁的质量比为100:0.5-5。
    上述方法步骤(2)中,所述混合溶液1中Fe与SiO2的质量比为100:1-60,如100:20。
    所述老化的温度为25℃-80℃,如30℃、50℃、80℃,时间为1h-36h,如2h、3 h、5h。
    上述方法步骤(3)中,所述过渡金属M的硝酸盐为下述至少一种过渡金属的硝酸盐:Mn、Cr、V、Mo、W、Ni和Cu。
    所述混合溶液2中,Fe与M的质量比为100:1-45。
    上述方法步骤(4)中,所述沉淀剂具体可为氨水。
    所述氨水的质量浓度为1-25%。
    所述沉淀剂的量以使得沉淀结束时反应体系的pH值为6-9为宜。
    所述沉淀剂的加入方式为下述a、b或c:
    a、将所述沉淀剂加入到所述混合溶液2中,此过程中pH值由小到大变化,最终pH值保持在pH=6-9,如pH=8;
    b、将所述混合溶液2加入到所述沉淀剂中,此过程中pH值由大到小变化,最终pH值保持在pH=6-9,如pH=8;
    c、将所述混合溶液2与所述沉淀剂进行并流共沉淀,此过程中pH值恒定在pH=6-9,如pH=8。
    所述共沉淀的温度为35℃-80℃。
    上述方法步骤(5)中,所述滤饼的固含率为6wt%-50wt%。
    所述钾助剂前驱体为可溶性钾盐。
    所述钾助剂前驱体可选自下述至少一种:硝酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾和有机酸钾。
    所述浆料中,Fe与所述钾助剂前驱体中钾的质量比为100:1-8。
    在对所述浆料进行干燥焙烧前,还包括将所述浆料的pH值调节至4-10的操作。
    所述浆料的固含率为5-40wt%。
    所述干燥成型在加压式喷雾干燥塔系统中进行。
    所述干燥的条件为:进风温度150-350℃,出风温度90-205℃。
    上述方法步骤(6)中,所述焙烧在空气气氛或惰性气氛中进行。
    所述焙烧的温度为300℃-700℃,时间为2小时-8小时。
    制备得到的费托合成催化剂的表面积为201m2/g-220m2/g,磨损率为8%-12%,Cl含量小于1ppm。
    由上述方法制备得到的费托合成催化剂也属于本发明的保护范围。
    所述费托合成催化剂的主活性组分为Fe,同时含有过渡金属助剂M、钾助剂和载体SiO2。
    其中,Fe与过渡金属助剂M、钾和载体SiO2的质量比依次为100:1-50:1-8:1-60,具体可为100:24.9:8.0:20。
    所述过渡金属助剂M可选自下述至少一种:Mn、Cr、V、Mo、W、Ni和Cu。
    所述费托合成催化剂的表面积为201m2/g-220m2/g,磨损率为8%-12%,Cl含量小于1ppm。
    上述费托合成催化剂在费托合成反应中的应用也属于本发明的保护范围。
    当所述费托合成催化剂用于固定床费托合成反应时,固定床反应条件为:温度为230℃-300℃,空速为1000-20000h-1,压力为0.1-5.5MPa,原料气H2/CO=1.5-2.5,尾气循环比为2。
    当所述费托合成催化剂用于浆态床费托合成反应时,浆态床反应条件为:温度为230℃-280℃,空速为1000-20000h-1,压力为0.1-5.5MPa,原料气H2/CO=1.5-2.5,尾气循环比为2。
    所述费托合成催化剂在用于固定床或浆态床费托合成反应前,还需要进行活化预处理。
    所述活化预处理的条件为:温度为230-450℃,空速为1000-8000h-1,压力为0.1-5.5MPa,合成气H2/CO=0-1000(不为0),时间为10h-60h。
    本发明所提供的铁基催化剂在230~300℃的反应温度下具有高的反应活性,优良的稳定性,以及良好的抗磨损性能。所制备的催化剂具有广泛的适应性,可用作固定床、浆态床反应器(但不仅限于)的费托合成催化剂。
    与现有技术相比,本发明具有如下优点:
    (1)本发明提供的SiO2前驱体的生产方法新颖,工艺简单,易于大规模生产;
    (2)本发明提供的催化剂的制备方法实用性强,以活性硅酸代替传统硅溶胶为硅源时,前驱体质量稳定、可控,能够显著提升催化剂的质量稳定性,大规模工业生产时,避免了因为原料SiO2性质的改变导致催化剂的质量不达标;
    (3)本发明生产的SiO2前驱体中杂质Cl离子含量可控,大大低于商业硅溶胶中杂质Cl离子的含量;
    (4)本发明通过活性硅酸制得的SiO2与铁物种混合充分,所得催化剂分散性好,比表面积高,避免了因为硅溶胶中胶粒尺寸太大带来的负面影响;
    (5)本发明提供的催化剂在浆态床和固定床反应过程中,能够显著提高反应活性;
    (6)本发明所提供的催化剂具有很高的机械强度,特别适合于较高温度下(230~300℃)的费托合成反应。
    (7)本发明提供的催化剂在浆态床或固定床反应器操作过程中,反应烃产物明显向中等碳数C5以上)偏移,但甲烷选择性比现有低温浆态床工艺更低,可控制在3wt%以内,催化剂与产物分离容易。
    本发明以活性硅酸代替商业硅溶胶为硅源制备催化剂,可以有效解决铁物种和 SiO2之间混合不均匀的难题,该方法操作简便,成本低廉,非常适用于商业化费托合成催化剂的制备。
    具体实施方式
    下面通过具体实施例对本发明进行说明,但本发明并不局限于此。
    下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法;下述实施例中所用的试剂、材料等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
    实施例1
    称取19.8公斤硅酸钾配制得到10wt%的硅酸钾溶液,在流速为25mL/min的条件下通过pH值为6-7的001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,制得pH=5-6的硅酸溶液,将此硅酸溶液在流速为20mL/min的条件下通过pH值为8-9的201×7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂,得到SiO2浓度为5%的活性硅酸溶液112公斤;向所述活性硅酸溶液中加入0.85公斤九水合硝酸铁(SiO2和Fe的质量比为100:1.97),充分溶解,在80℃下老化5h,将211.75公斤九水合硝酸铁溶解后加入,得到含Fe的老化活性硅酸溶液;然后再加入到混合硝酸盐溶液(称取三水合硝酸铜5.7公斤、50wt%硝酸锰溶液35.8公斤溶于去离子水中,制得浓度为25.92wt%混合硝酸盐溶液,其组成为:Mn:Cu=19.64:5.35)中,充分搅拌均匀;取浓度为19.6wt%的氨水溶液,预热至20℃,在搅拌状态下于50℃、pH值为9.0下连续并流共沉淀;沉淀后老化120分钟,洗涤至浆液中硝酸铵含量小于0.5wt%、过滤得到固含率为51.2wt%的滤饼;向滤饼中添加5L的去离子水和5.66公斤的醋酸钾;充分打浆后,调节浆料pH为5.2、固含率为38.20wt%,喷雾干燥,控制进风温度为180℃、出风温度为90℃。将干燥后的催化剂前驱体在550℃下焙烧4小时,得到费托合成催化剂,重量组成为Fe:M(Mn:Cu=19.6:5.3):K:SiO2=100:24.9:8.0:20,该催化剂记为B。
    对比例
    称取九水合硝酸铁212.6公斤(铁为27.99公斤)、三水合硝酸铜5.7公斤(铜为1.5公斤)、50wt%硝酸锰溶液35.8公斤(锰为5.5公斤)溶于去离子水中,制得浓度为25.92wt%混合硝酸盐溶液备用,其组成为:Fe:Mn:Cu=100:19.6:5.3;称取30.0wt%的市售硅溶胶(青岛海洋化工有限公司)18.6公斤,加入到上述硝酸盐溶液中,充分搅拌均匀;取一定量浓度为19.6wt%的氨水溶液,预热至20℃,在搅拌 状态下于50℃、pH值为9.0下连续并流共沉淀;沉淀后老化120分钟,洗涤至浆液中硝酸铵含量小于0.5wt%、过滤得到固含率为51.2wt%的滤饼;向滤饼中添加5L去离子水和5.66公斤的醋酸钾(钾为2.25公斤);充分打浆后,调节浆料pH为5.2、固含率为38.20wt%,喷雾干燥,控制进风温度为180℃、出风温度为90℃。取干燥后的催化剂在550℃下焙烧4小时,得到费托合成催化剂,重量组成为Fe:M(Mn:Cu=19.6:5.3):K:SiO2=100:24.9:8.0:20该催化剂记为A。
    实施例2
    称取19.8公斤硅酸钾配制得到10wt%的硅酸钾溶液,在流速为25mL/min的条件下通过pH值为6-7的001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,制得pH=5-6的硅酸溶液,将此硅酸溶液在流速为20mL/min的条件下通过pH值为8-9的201×7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂,得到SiO2浓度为5%的活性硅酸溶液112公斤;将212.6公斤九水合硝酸铁溶解后加入到所述活性硅酸溶液中得到混合溶液1,将所述混合溶液1在30℃下老化2h,得到含Fe的老化活性硅酸溶液(SiO2和Fe的质量比为20:100);在所述含Fe的老化活性硅酸溶液中加入预先准备好的混合硝酸盐溶液(称取三水合硝酸铜5.7公斤、50wt%硝酸锰溶液35.8公斤溶于去离子水中,制得浓度为25.92wt%混合硝酸盐溶液,其组成为:Mn:Cu=19.6:5.3),充分搅拌均匀;取一定量浓度为19.6wt%的氨水溶液,预热至20℃,在搅拌状态下于50℃、pH值为9.0下连续并流共沉淀;沉淀后老化120分钟,洗涤至浆液中硝酸铵含量小于0.5wt%、过滤得到固含率为51.2wt%的滤饼;向滤饼中添加5L的去离子水和5.66公斤的醋酸钾;充分打浆后,调节浆料pH为5.2、固含率为38.20wt%,喷雾干燥,控制进风温度为180℃、出风温度为90℃。取干燥后的催化剂前驱体在550℃下焙烧4小时,得到费托合成催化剂,组成为Fe:M(Mn:Cu=19.6:5.3):K:SiO2=100:24.9:8.0:20,该催化剂记为C。
    实施例3
    称取19.8公斤硅酸钾配制得到10wt%的硅酸钾溶液,在流速为25mL/min的条件下通过pH值为6-7的001×7强酸性苯乙烯阳离子交换树脂,制得pH=5-6的硅酸溶液,将此硅酸溶液在流速为20mL/min的条件下通过pH值为8-9的201×7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂,得到SiO2浓度为5%的活性硅酸溶液112公斤;向活性硅酸溶液中加入8.5公斤九水合硝酸铁(SiO2和Fe的质量比为100:20),充分溶解,50℃ 下老化3h,将204.09公斤九水合硝酸铁溶解后加入,得到含Fe的老化活性硅酸溶液;然后再加入到混合硝酸盐溶液(称取三水合硝酸铜5.7公斤、50wt%硝酸锰溶液35.8公斤溶于去离子水中,制得浓度为25.92wt%混合硝酸盐溶液,其组成为:Mn:Cu=19.6:5.3)中,充分搅拌均匀;取一浓度为19.6wt%的氨水溶液,预热至20℃,在搅拌状态下于50℃、pH值为9.0下连续并流共沉淀;沉淀后老化120分钟,洗涤至浆液中硝酸铵含量小于0.5wt%、过滤得到固含率为51.2wt%的滤饼;向滤饼中添加5L的去离子水和5.66公斤的醋酸钾;充分打浆后,调节浆料pH为5.2、固含率为38.20wt%,喷雾干燥,控制进风温度为180℃、出风温度为90℃。取干燥后的球状催化剂在550℃下焙烧4小时,得到费托合成催化剂,重量组成为Fe:M(Mn:Cu=19.6:5.3):K:SiO2=100:24.9:8.0:20,该催化剂记为D。
    实施例4
    称取19.8公斤硅酸钾、0.85公斤九水合硝酸铁溶解后充分混合均匀,配制得到10wt%的硅酸钾溶液,在流速为25mL/min的条件下通过pH值为6-7的001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,制得pH=5-6的硅酸溶液,将此硅酸溶液在流速为20mL/min的条件下通过pH值为8-9的201×7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂,得到SiO2浓度为5%、Fe稳定的活性硅酸溶液112公斤;将211.75公斤硝酸铁溶解后加入到上述Fe稳定的活性硅酸溶液中,在80℃下老化8h,然后再加入到混合硝酸盐溶液(称取三水合硝酸铜5.7公斤、50wt%硝酸锰溶液35.8公斤溶于去离子水中,制得浓度为25.92wt%混合硝酸盐溶液,其组成为:Mn:Cu=19.6:5.3)中,充分搅拌均匀;取浓度为19.6wt%的氨水溶液,预热至20℃,在搅拌状态下于50℃、pH值为9.0下连续并流共沉淀;沉淀后老化120分钟,洗涤至浆液中硝酸铵含量小于0.5wt%、过滤得到固含率为51.2wt%的滤饼;向滤饼中添加一定量的去离子水和5.66公斤的醋酸钾;充分打浆后,调节浆料pH为5.2、固含率为38.20wt%,喷雾干燥,控制进风温度为180℃、出风温度为90℃。取干燥后的催化剂前驱体在550℃下焙烧4小时,得到费托合成催化剂,重量组成为Fe:M(Mn:Cu=19.6:5.3):K:SiO2=100:24.9:8.0:20,该催化剂记为E。
    表1 催化剂A-E的一些测试结果


    a:磨损率测试过程符合美国ASTMD5757标准,测试前首先对样品进行筛分,除去200目以下的细碎粉末,称取筛分后样品50g平铺于表面皿上,将表面皿置于顶部有饱和氯化钙溶液的干燥器中进行加湿以减弱后续测试中产生的静电。将处理好的重量为ms的样品加入磨耗管内,顶部插入重量为m0的收集阱,开始以10L/min的速度通入湿度为20%的空气,催化剂在磨耗管中与管壁碰撞以及相互碰撞,产生的碎片被吹入沉降室,更小的催化剂粉尘在沉降室中上升,最终被收集阱收集。1小时后取下收集阱称重,记为m1,插入收集阱(重量记为m0’)继续磨耗4h,称取收集阱的重量记为m2,最后磨耗管中取出催化剂重量记为mr。最终的精细损失(Fine loss)、磨耗损失(Attrition loss)和回收率(Recovery)的计算公式如下所示。Fine loss=(m1-m0)/ms*100,Attrition loss=(m1-m0+m2-m0’)/ms*100,Recovery=(mr+m1-m0+m2-m0’)/ms*100
    由表1可知采用本发明提供的方法制备得到的费托合成催化剂的Cl含量大幅度的降低,催化剂的比表面积大幅度提高,同时催化剂的强度也有所提高。
    表2 催化剂A-E的固定床评价结果

    b:失活率是指在保持反应条件不变的条件下,连续运行1000h,初始CO转化率与1000h的CO转化率之差,再除以初始CO转化率,如下式所示:失活率(%)=%*(初始CO转化率-1000h CO转化率)/初始CO转化率
    由表2可知:采用本发明提供的方法制备的催化剂具有良好的反应性能,从固定床反应结果来看,可以显著降低CH4选择性,同时提高催化剂的运行稳定性。
    表3 催化剂A-E的浆态床评价结果

    b:失活率是指在保持反应条件不变的条件下,连续运行1000h,初始CO转化率与1000h的CO转化率之差,再除以初始CO转化率,如下式所示:失活率(%)=%*(初始CO转化率-1000h CO转化率)/初始CO转化率
    由表3可知:采用本发明提供的方法制备的催化剂具有良好的反应性能,从浆态床反应结果来看,可以显著降低CH4选择性,同时提高催化剂的运行稳定性。

    关 键  词:
    一种 合成 催化剂 及其 制备 方法 应用
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