改进的、耐磨的、二氧化硅担载的沉淀铁催化剂制造技术

本发明专利技术公开了用于改善费托催化剂的耐磨性的催化剂载体溶液，所述溶液包括：结晶二氧化硅和至少一种选自碱金属碱的化学助催化剂，其中载体溶液具有大于或等于约７的ｐＨ。在结构上得到促进的催化剂，包括：结晶二氧化硅，至少一种碱性化学助催化剂，和铁，其中催化剂包括从约２∶１００到约２４∶１００的比率的ＳｉＯ２∶Ｆｅ。生产在结构上得到促进的沉淀铁催化剂的方法，所述方法包括：形成上面描述的结构载体；搅拌所述载体溶液一定时间以使二氧化硅溶解在溶液中；将载体溶液加到沉淀铁催化剂浆料中以形成耐磨催化剂浆料；和将耐磨催化剂浆料干燥以得到在结构上得到促进的沉淀铁催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的、耐磨的、二氧化硅担载的沉淀铁催化剂 关于联邦赞助的研究或开发的声明不适用。
技术介绍
专利
本专利技术主要涉及合成液态烃催化剂领域。更具体地，本专利技术涉及包括结晶二氧化 硅的催化剂载体溶液，其可以用于形成耐磨的沉淀费托(Fishcher-Tropsch)催化剂。
技术介绍
费托(FT)合成代表一种生产合成液体燃料的催化方法。该反应通过一氧化碳和 氢气的气体混合物(被称为合成气(syngas)或合成气体(synthesis gas))之间的放热反 应的金属催化来发生。反应的液体产物经过精制，用以生产多种合成燃料、润滑剂和蜡。用 作催化剂的主要金属是钴和铁。后者由于显著较低的成本而受到偏好。可用于在反应器中 进行催化的催化剂的量决定所合成的反应产物。大规模的费托反应器利用复杂的系统，用 来在反应器内保持几乎静态量的催化剂，由此生产恒定的产品输出量。磨损作为催化剂结 构的劣化是改进FT反应器效率的主要障碍。催化剂结构的分解主要归因于两个原因，物理磨损和化学磨损。化学磨损与化学 转化过程中的催化剂内的结构变化有关，典型地是从氧化铁到铁金属到碳化铁的活性相 变。物理分解主要归因于催化剂粒子的摩擦和碰撞，产生微细物质(细末(fines))；这与 河流中的岩石非常像，彼此碾磨以形成没有边缘的卵石。无担载的沉淀铁催化剂的物理完整性在浆态费托合成过程中经历损失，使产品质 量劣化(蜡中的固体和铁含量)到必须对操作进行处理或终止的程度。其它影响可能是对 于蜡的升级，例如氢化系统，其对于原料中的铁的存在是敏感的。这些消极的影响缩短了反 应器的线上作业时间并增加了用于过滤产物、维护反应器以及总产出的成本。几个研究指出，在沉淀过程中或在沉淀之后的二氧化硅结合可以导致催化剂具有 优异的结构性能。然而，为了产生光滑的圆形粒子，必须通过喷雾干燥制备沉淀催化剂。关 于催化剂喷雾干燥过程和条件的主题很少有公布。所能够得到的内容显示，得到的成功的、 大的、稳定的、球形粒子的主要的喷雾干燥参数与增加的粒子密度有关。尽管若干喷雾干燥 器参数与喷雾干燥的材料的量有关，但是形成致密粒子的主要的常见参数是进料中更高的 固体含量、很少的可溶性物质、和通过较低的气体温度进行的较慢干燥。除了对结构完整性有贡献之外，还认为二氧化硅有助于产生经历最小磨损的光滑 的圆形催化剂粒子。然而，发现二氧化硅含量对平均粒度有深远的影响，即平均粒度随着二 氧化硅含量的增加而减小。因此，必须对喷雾干燥参数进行重新限定，并针对催化剂组成的 每种变化进行优化。传统上，向催化剂添加二氧化硅作为结构载体。无担载催化剂在费托 合成过程中倾向于烧结。被还原的铁的实体非常容易流动，并在没有结构载体的情况中会 聚结形成更大的实体，这导致表面积损失，并从而导致活性损失。因此，需要可以与沉淀铁催化剂一起使用的二氧化硅载体溶液，以便提高由其形成并用于费托转化过程的粒子的耐磨性。
技术实现思路
本文中公开了用于改善费托催化剂的耐磨性的催化剂载体溶液，所述溶液包括结晶二氧化硅和至少一种选自碱金属碱的化学助催化剂，其中载体溶液具有大于或等于约 7的pH。在实施方案中，化学助催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、及其组合。所述载体溶液 可另外包括选自勃姆石、无定形二氧化硅、硅酸、EOS、氧化铝、MgAl2O4及其组合的结构载体。本文中还公开了在结构上得到促进的催化剂，包括结晶二氧化硅，至少一种碱性 化学助催化剂，和铁，其中催化剂包括从约2 100到约24 100的比率的SiO2 Fe。在 实施方案中，化学助催化剂包括碱金属氢氧化物。碱金属氢氧化物可以包括氢氧化钾。在 实施方案中，在结构上得到促进的催化剂另外包括铜。在实施方案中，催化剂中的K Fe 的比率从约1 100到约10 100。在实施方案中，催化剂包括铜，且Cu Fe比率包括从 1 100到约10 100的范围的Cu Fe。所公开的在结构上得到促进的催化剂可以具有的ASTM空气喷射耐磨性使得在5 小时的试验持续时间内产生少于约5重量％的细末。在实施方案中，催化剂在ASTM空气喷 射试验至少5小时期间产生少于约1重量％的细末。本文中还公开了生产在结构上得到促进的沉淀铁催化剂的方法，所述方法包括 形成如上所述的结构载体溶液；搅拌所述载体溶液一定时间以使二氧化硅溶解于溶液中； 将载体溶液加到沉淀铁催化剂浆料中以形成耐磨催化剂浆料；和将耐磨催化剂浆料干燥以 得到在结构上得到促进的沉淀铁催化剂。在该方法的实施方案中，结构载体另外包括选自 勃姆石、无定形二氧化硅、硅酸、TE0S、氧化铝、MgAl2O4、活性炭、氧化锆及其组合的载体。在 该方法的实施方案中，化学助催化剂包括碱金属氢氧化物。碱金属氢氧化物可以是氢氧化 钾。在该方法的一些实施方案中，将载体溶液在100°C搅拌。可将耐磨催化剂在约80°C到 约100°C的温度干燥。在实施方案中，生产在结构上得到促进的沉淀铁催化剂的方法另外包括将催化剂 在约300°C到约380°C的温度锻烧。在实施方案中，锻烧催化剂在约300°C到约320°C的温 度进行。在实施方案中，通过所公开的方法生产的在结构上得到促进的沉淀铁催化剂在空 气喷射耐磨试验5小时之后产生少于7%的细末。催化剂在喷射耐磨试验5小时之后可产 生少于5%的细末。优选地，催化剂在空气喷射耐磨试验5小时之后实质上不产生细末。在一些实施方案中，生产在结构上得到促进的沉淀铁催化剂的方法另外包括在煅 烧之前将催化剂在低于煅烧温度的温度加热。催化剂可以具有低于240°C的主要还原峰温 度。通过所公开的方法生产的在结构上得到促进的沉淀铁催化剂可包括从约2 100 到约24 100的比率的SiO2 Fe。催化剂还可以包括从约1 100到约10 100的比 率的K Fe。前述内容已经相当概括地描绘了本专利技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解 随后的专利技术详述。以下描述本专利技术的另外的特点和优点，其形成本专利技术的权利要求的主题。 本领域技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施方案可以容易地被用作基础来改进或 设计其它结构来实施与本专利技术相同的目的。本领域技术人员还应该认识到，这种等价的结构不脱离权利要求所阐述的本专利技术的主旨和范围。 附图说明为了详细说明本专利技术的优选实施方案，下面参考附图，其中图Ia示出了在100倍放大率时未经煅烧的IARC FeKSi-2的表面形态。图Ib示出了 650倍放大率时经过锻烧的IARC FeKSi-2的表面形态。图Ic示出了在500倍放大率时FeKSi-2的未经煅烧的IARC粒子的剖面图。图Id示出了在1000倍放大率时FeKSi-2的经过煅烧的IARC粒子的剖面图。图Ie是FeKSi-2的IARC粒子的表面Fe映像。 图If是FeKSi-2的IARC粒子的表面Cu映像。图Ig是FeKSi-2的IARC粒子的表面K映像。图Ih是FeKSi-2的IARC粒子的表面Si映像。图2a示出了在200倍放大率时未经煅烧的RI_DD_16IARC粒子的表面形态。图2b示出了在200倍放大率时经过锻烧的RI-DD-16IARC粒子的表面形态。图2c示出了在2000倍放大率时未经煅烧的RI-DD-16IARC粒子的表面形态。图2d示出了在20本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于改善费托催化剂的耐磨性的催化剂载体溶液，所述溶液包括：结晶二氧化硅；和至少一种选自碱金属碱的化学助催化剂，其中所述载体溶液具有大于或等于约７的ｐＨ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：达维德J杜温哈格，贝尔马德米雷尔，
申请(专利权)人：瑞恩泰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]