一种核壳结构费-托合成催化剂及其制备方法，它涉及一种费-托合成催化剂及其制备方法。本发明专利技术提供了一种不同于现有费托合成催化剂的核壳结构费-托合成催化剂及其制备方法。核壳结构费-托合成催化剂为核壳结构，壳体为沸石分子筛，核体为铁基费托催化剂。制备方法：一、铁基催化剂的制备；二、制备核壳结构。本发明专利技术催化剂用于费托合成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种费-托合成催化剂及其制备方法。
技术介绍
能源是现代社会赖以生存和发展的基础，清洁液体燃料的供给能力关系着国民经济的可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。2011年我国消费石油4.48亿吨，进口 2.54亿吨，对外依存度达到56.5%，是世界上第一大石油净进口国，同时也是仅次于美国的第二大石油消费国。随着国民经济的快速发展，石油供需矛盾将呈持续性扩大趋势，摆脱能源结构对于石油资源的依赖，实现能源供给多样化，已成为我国迫切需要研究和解决的战略问题。以煤、天然气及生物质等含碳资源为原料生产合成气，经费托合成生产烃类产品是解决液体燃料供应不足的重要途径之一。费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是指一氧化碳加氢<生成径类和含氧化合物的过程，是1925年由德国人Franz Fischer和Hans Tropsch专利技术的，主要应用于以合成气(主要成分是0)和4)为原料，生产汽油、柴油、蜡、液化石油气等化工产品。费托合成最早用于煤的气化，20世纪90年代开始用于生物质的气化，即以生物质为原料，通过费托合成生产多种液体燃料。费托合成工艺的关键是催化剂的选择性，随着所应用的催化剂和操作条件的不同，发生的费托合成反应也不相同。费托合成一直追求提高C0转化率，抑制甲烷等副产物的生成，选择性地合成目标烃类(液体燃料、重质烃或烯烃等)。因此，研发出活性高、选择性高、稳定性好、价格低廉且具有工业应用前景的催化剂，对费托合成生物质液体燃料技术的工业化应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种不同于现有费托合成催化剂的核壳结构费-托合成催化剂及其制备方法。本专利技术核壳结构费-托合成催化剂为核壳结构，壳体为沸石分子筛，核体为铁基费托催化剂。上述核壳结构费-托合成催化剂按以下步骤制备:一、制备铁基催化剂；二、将去离子水和有机溶剂按10: 1的体积比混合，然后加入水和有机溶剂总体积10%的分子筛模板剂，之后加入步骤一制备的铁基催化剂颗粒搅拌0.5?3h，再加入硅盐前体继续搅拌1?4h，然后加入铝盐继续搅拌0.5?4h，得到反应混合物；再将反应混合物放入反应温度为180°C的水热合成反应釜中反应48h ;水热反应结束后将固体颗粒过滤、洗涤、干燥和高温焙烧，即得到核壳结构费-托合成催化剂；步骤二中高温焙烧的温度为500°C，焙烧时间为0.5h。本专利技术核壳结构费-托合成催化剂的壳体沸石分子筛具有多孔性，该结构有利于反应物和产物的扩散，而且当产物扩散通过壳体沸石分子筛层时，直链烷烃进行异构化反应，可提高异构烷烃的选择性。本专利技术核壳结构费-托合成催化剂核体表面生成的长链烷烃在向外扩散过程中需要穿过壳体沸石分子筛，在这个过程中长链烷烃被核壳结构费-托合成催化剂壳体进行精炼，从而达到对C5?C1()的异构烧径的超闻选择性，大幅提闻油品质量(提闻5?12% )和产量(提高4%?15% )。合成气可在本专利技术核壳结构费-托合成催化剂壳体原位升级，保证具有合适碳氢比的合成气抵达催化剂核体表面进行费托合成反应，因此本专利技术核壳结构费-托合成催化剂能够实现水煤气变换、费-托合成和精炼的同步进行，替代了原有的水煤气变换和精炼反应单元，大幅简化了下游精炼工艺的步骤，可大幅降低生产投资。本专利技术核壳结构费-托合成催化剂的反应活性高，适合低H2/C0比率的煤炭合成气的转化。壳体多孔沸石分子筛结构提高水煤气变换、费托合成和精炼反应，因此可明显提高产物的产量(提高10%?18% )和选择性。壳体沸石分子筛的存在可减小催化剂磨损，降低对甲烷的选择性。【附图说明】图1是对沸石分子筛(ZSM-5)和铁基费托催化剂(Fe/Cu/KSi02颗粒)的X射线衍射图。图2是实施例1制备的核壳结构费-托合成催化剂的X射线衍射图。图3是实施例1制备的核壳结构费-托合成催化剂2000倍的电子扫描电镜图。图4是实施例1制备的核壳结构费-托合成催化剂5000倍的电子扫描电镜图。图5是实施例1制备的核壳结构费-托合成催化剂10000倍的电子扫描电镜图。图6是核壳结构费-托合成催化剂200倍的电子扫描电镜图。图7是实施例1还原试验中程序升温还原图。图8是实施例1还原试验中恒温还原图。图9是实施例1中催化剂还原对比图。【具体实施方式】本专利技术技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。【具体实施方式】一:本实施方式核壳结构费-托合成催化剂为核壳结构，壳体为沸石分子筛，核体为铁基费托催化剂。本实施方式核壳结构费-托合成催化剂具有合成气转化和油品精炼的双重功效。本实施方式核壳结构费-托合成催化剂将水煤气变换、费-托合成和长链烷烃精炼在一个工艺环节同时完成。因此，相比于传统的费-托合成催化剂，使用本实施方式核壳结构费-托合成催化剂具有更高的高经济效益。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:铁基费托催化剂为Fe/Cu/KSi02颗粒。其它与实施方式一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是:沸石分子筛的粒径为0.2?0.5 μ m。其它与实施方式一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式按以下步骤制备核壳结构费-托合成催化剂:一、制备铁基催化剂；二、将去离子水和有机溶剂按10: 1的体积比混合，然后加入水和有机溶剂总体积10%的分子筛模板剂，之后加入步骤一制备的铁基催化剂颗粒搅拌0.5?3h，再加入硅盐前体继续搅拌1?4h，然后加入铝盐继续搅拌0.5?4h，得到反应混合物；再将反应混合物放入反应温度为180°C的水热合成反应釜中反应48h ;水热反应结束后将固体颗粒过滤、洗涤、干燥和高温焙烧，即得到核壳结构费-托合成催化剂；步骤二中高温焙烧的温度为500°C，焙烧时间为0.5h。本实施方式步骤二反应体系的pH值为10?11。本实施方式步骤二中搅拌速度为500r/min ；本实施方式步骤一采用共沉淀法制备铁基费托催化剂。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】四的不同点是:步骤二中硅盐前体中硅元素与铝盐中铝元素的摩尔比为40: 1。其它步骤和参数与实施方式四相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】四或五的不同点是:步骤二中铁基催化剂颗粒的加入量为分子筛模板剂质量的0.5?10倍。其它步骤和参数与实施方式四或五相同。【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】四或六的不同点是:步骤二中硅盐前体的为核材料质量的0.1倍。其它步骤和参数与实施方式四或六相同。【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】四、六或七的不同点是:步骤二中铝盐的为核材料质量的0.13倍。其它步骤和参数与实施方式四、六或七相同。本实施方式步骤二中反应混合物的pH值为10?11。【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】四至八之一的不同点是:步骤二中的有机溶剂为氨水或乙醇。其它步骤和参数与实施方式四至八之一相同。本实施方式中氨水的质量浓度为28%?30%，乙醇的体积浓度为99.9%，氢氧化钠的质量浓度为99.9%。【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】四至九之一的不同点是:步骤二中的分子筛模板剂为四丁基氢氧化氨。其它步骤和参数与实施方式四至九本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核壳结构费‑托合成催化剂，其特征在于核壳结构费‑托合成催化剂为核壳结构，壳体为沸石分子筛，核体为铁基费托催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄巍，孙志强，李庆，于清泉，狄晓茜，杜娜，
申请(专利权)人：山西潞安矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14
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