用于费托合成的铁/锰催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于费托合成的含铁、锰、钾和铜的催化剂，该催化剂中铁、锰含量的摩尔比Ｆｅ∶Ｍｎ大于１∶１且小于２∶１，该催化剂在用于一定条件下的费托合成反应时可在长达一百或近一百小时的时间内维持该反应的ＣＯ转化率大于８０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
费托合成是将合成气(CO+H2)在催化剂的作用下转化为碳氢化合物的 反应。目前，在费托合成的工业化中，铁/锰催化剂由于具有较好的活性且能 适应较宽的反应温度范围而得到广泛的使用。由于催化剂组成的微小变化都可能导致催化剂的性能发生很大的变化， 为了改善铁/锰催化剂的一些性能，如改变其对某种产物的选择性、提升催化 剂的活性及延长催化剂的使用寿命等，业界对铁/锰催化剂的研究一直未曾间 断。
技术实现思路
本专利技术实施例一方面提供了一种用于费托合成的含铁、锰、钾和铜的催 化剂，该催化剂中铁、锰含量的摩尔比Fe:Mn大于1: 1且小于2: 1，该催 化剂在用于一定条件下的费托合成反应时可在长达一百或近一百小时的时间 内维持该反应的CO转化率人于80%。进一步地，该催化剂在用于压力为2.0MPa、温度为240°C、 H2/CO摩 尔比为1.7、空速为2000h—1的费托合成反应时可在长达一百或近一百小时的 时间内维持该反应的CO转化率大于80%。本专利技术实施例的一方面还提供了一种制备铁/锰催化剂的方法，可用来制 作铁、锰摩尔比Fe:Mn不同的铁/锰催化剂，用该方法制作的一组Fe:Mn分 别为9/1、 7/3、 6/4、 5/5、 4/6、 3/7和2/8的铁/锰催化剂在分别用于反应条件 相同或近似相同的费托合成反应时，用Fe:Mn为6:4的催化剂的费托合成反6应，其CO转化率高于用该组催化剂中其他任何一个作催化剂的费托合成反 应的CO转化率。进一步地，用该方法制作的一组Fe:Mn分别为9/1、 7/3、 6/4、 5/5、 4/6、 3/7和2/8的铁/锰催化剂在分别用于压力为2.0MPa、温度为240°C、 H2/CO 摩尔比为1.7、空速为2000 h—1的费托合成反应时，用Fe:Mn为6:4的催化剂的费托合成反应，其CO转化率高于用该组催化剂中其他任何一个作催化 剂的费托合成反应的CO转化率。本专利技术实施例的另一方面提供了一种制备铁/锰催化剂的方法。该制备方 法中，按铁、锰摩尔比Fe:Mn为6: 4的比例配制铁、锰的前驱体的混合溶 液，然后往该混合溶液中加入沉淀剂直至该混合溶液的pH值达到预定值， 使该混合溶液发生共沉淀。将共沉淀后的溶液静置，分离，洗涤，烘干。将 烘干后所得的物质在一定温度下焙烧，再将焙烧后所得的固体物质在碳酸钾 溶液中浸渍并烘干，然后又在硝酸铜溶液中浸渍并烘干，使得烘干后的物质 中钾的质量百分含量^1%，铜的质量百分含量大致为0.5%。再将该烘干后所 得的物质在一定温度下焙烧，然后压片、成型。本专利技术实施例的另一方面还提供了一种制备铁/锰催化剂的方法。该制备 方法中，按铁、锰摩尔比Fe:Mn为6: 4的比例配制铁、锰的前驱体的混合 溶液，然后往该混合溶液中加入络合剂，搅拌得到胶状物。将该胶状物烘干 后在一定温度下分解，再将分解所得的物质在一定温度下焙烧。将焙烧后所 得的固体物质在碳酸钾溶液中浸渍并烘干，然后又在硝酸铜溶液中浸渍并烘 干，使得烘干后所得的物质中钾的质量百分含量￡1%，铜的质量百分含量大 致为0.5%。再将该烘干后所得的物质在一定温度下焙烧，然后压片、成型。本实施例的费托合成铁/锰催化剂可在长时间内保持 一 个稳定的高C O转 化活性。附图简介附图说明图1展示了一种制作费托合成的铁/锰催化剂的方法。图2展示了一种可用于同时评估多种催化剂性能的平行反应系统。图3展示了用图2显示的方法，以NH4HCCM容液为沉淀剂制得的具有 不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线时间(即 测试的反应时间)的变化。图4展示了用图2显示的方法，以氨水为沉淀剂制得的具有不同铁、锰 摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线时间的变化。图5展示了另一种制作费托合成的铁/锰催化剂的方法。图6展示了以图5显示的方法，用乙醇酸-氨水进行溶胶-凝胶处理制得 的具有不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线 时间的变化。图7展示了以图5显示的方法，用柠檬酸-氨水进行溶胶-凝胶处理制得 的具有不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线 时间的变化。具体实施例方式实施例一如图1所示， 一制作费托合成的铁/锰催化剂的方法ioo包括混合溶液配置步骤101，共沉淀步骤103，静置老化步骤105，分离及洗涤步骤107，烘 千及焙烧步骤109，浸渍步骤lll，焙烧步骤113、及压片成型步骤115等。 在实施混合溶液配置步骤101时，可将对应于选定的铁、锰摩尔比Fe:Mn(以 下可简称为"铁、锰摩尔比"或"Fe:Mn")而称取的相应质量的Fe(N03)3'9H20 和50wty。Mn(NO3)2溶液及水配制成混合溶液。其中，对应于催化剂所需的不 同铁、锰摩尔比，Fe(N03)3.9H20、 50wt。/。的Mn(N03)2溶液和水的量可见下 表一。在实施共沉淀步骤103时，可将一沉淀剂加入到所述铁、锰硝酸盐的 混合溶液中，同时进行搅拌以发生共沉淀，至pH值达到某一特定值时停止 加入该沉淀剂。在一实施例中，可配制浓度为1.3摩尔/升的NH4HCO;溶液 作为沉淀剂，将该NH4HCCV溶液以约900ml/mm的速度加入到所述铁、锰硝 酸盐的混合溶液中，同时以200-400rpm的速度搅拌以发生共沉淀，至pH值 达到7.5时停止加入NH4HC03溶液。在实施静置老化步骤105时，可将共沉淀后的混合溶液在室温下静置老化1-4小时。在实施分离及洗涤步骤107时，可离心分离静置后的混合溶液并用去离子水洗涤，此步骤可进行数次(比如5次)。在实施烘干及焙烧步骤109时，可将离心分离及洗涤后的得到的滤饼 在11(TC下烘干，研成粉末(铁、锰氧化物粉末)，然后在35(TC下在流动的 空气中焙烧约l小时。在实施浸渍步骤lll时，可通过湿法浸渍的方法往所 述焙烧后的粉末中加入钾和铜得到含铁、锰、钾和铜的物质，并使得该物质 中钾的质量百分含量3%，铜的质量百分含量大致为0.5%。在一实施例中， 可取9克所述焙烧后的粉末加入18ml含0.16g K2C03的水溶液中浸渍，ll(TC 烘干，烘干后的固体加入18ml含0.283克Cu(N03)2'3H20的水溶液中浸渍， ll(TC烘干，得到含铁、锰、钾和铜的粉末，该粉末中钾和铜的质量百分含 量分别为1%和0.5%。在实施焙烧步骤113时，可将所述含铁、锰、钾和铜 的粉末在40(TC下焙烧约4小时，在实施压片成型步骤115时，可将所述焙 烧后的粉末压片，然后粉碎可得到20-40目的催化剂颗粒。表一、制备不同铁、锰摩尔比Fe:Mn的催化剂所需的含Fe、 Mn的原料和水的量样品号Fe:MnFe(N03)3'9H20 (克)50 wt %Mn(N03)2 (克)水(克)19/181.88.194.327/363.624.296.036/454.632.296.845/545. 540.397.74/636.448.398.563/727.353.499.472/818.264.4100.4如此制备的催化剂可在经过还原反应后用于费托合成反应。例如，可先 将催化剂在一定的反应条件下进行还原，然后再将还原后的催化剂用于实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于费托合成的含铁、锰、钾和铜的催化剂，其特征在于：该催化剂中铁、锰含量的摩尔比Ｆｅ∶Ｍｎ大于１∶１且小于２∶１，该催化剂在用于一定条件下的费托合成反应时可在长达一百或近一百小时的时间内维持该反应的ＣＯ转化率大于８０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卞国柱，毛华平，韩晖，丛佩军，
申请(专利权)人：亚申科技研发中心上海有限公司，BP国际有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]