本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高溫費托合成微球型鐵基催化劑及其制備方法，該催化劑重量比組成為Ｆｅ∶Ｃｕ∶Ｃｒ∶Ｋ↓［２］Ｏ∶Ｎａ↓［２］Ｏ＝１００∶０．０１～１０∶０．０３～１０∶０．０１～６∶０．０１～５；該催化劑的制備方法包括將鐵粉溶于硝酸中，得到硝酸鐵溶液，稀釋后加入碳酸氫銨溶液，得到沉淀漿料，經(jīng)過濾、洗滌后得到沉淀濾餅，加入一定量水和助劑打漿，經(jīng)一定時間浸漬后得到漿液，通過離心式噴霧干燥、焙燒，得到微球狀費托合成鐵基催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)克服其他沉淀劑（如氨水、碳酸鈉）的缺點，制得的催化劑強度更高，抗磨性能好，粒度分布窄，顆粒球型度好，該催化劑具有高活性，較高的Ｃ↑［５＋］烴選擇性，更適合流化床反應(yīng)器使用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種催化劑及其制備方法，尤其涉及一種費托高溫合成鐵基催化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
費托合成反應(yīng)(F-T Synthesis)是合成氣(CO+H2)在催化劑上轉(zhuǎn)化為烴類液體燃料的核心過程，是1923年由德國化學(xué)家Fischer和Tropsch專利技術(shù)的。合成氣由天然氣轉(zhuǎn)化制取或由煤經(jīng)氣化制取。費托合成反應(yīng)溫度有低溫和高溫之分，相對應(yīng)催化劑分為低溫催化劑和高溫催化劑兩種。低溫催化劑使用的溫度一般在200℃～250℃，反應(yīng)所得產(chǎn)物中硬蠟所占比例較高，需經(jīng)深度加工才可轉(zhuǎn)化為汽、柴油及其他化工產(chǎn)品，增加了生產(chǎn)成本及工藝復(fù)雜程度。高溫催化劑使用的溫度一般在250℃～375℃，產(chǎn)物大部分是C20以內(nèi)的烴類，經(jīng)簡單處理即可得到目的產(chǎn)品。目前關(guān)于高溫費-托合成催化劑的研究報道還很少見，且應(yīng)用范圍僅限于實驗室階段。費托高溫催化劑制備一般采用熔融法或者沉淀法來制備，沉淀法制備催化劑所用沉淀劑一般采用氨水，由于氨水易揮發(fā)，加上反應(yīng)溫度較高，反應(yīng)釜的攪拌加劇了氨水的揮發(fā)，使操作環(huán)境惡劣。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種窄粒度分布、更高強度、耐磨損的適用于流化床反應(yīng)器的高溫費托合成微球型鐵基催化劑及其制備方法，該制備方法生產(chǎn)成本低，操作簡單，便于控制，污染少種。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種高溫費托合成微球型鐵基催化劑，其特征在于，該催化劑重量比組成為Fe∶Cu∶Cr∶K2O∶Na2O＝100∶0.01～10∶0.03～10∶0.01～6∶0.01～5。一種高溫費托合成微球型鐵基催化劑的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下工藝步驟(1)將鐵粉溶于30～40％重量的硝酸溶液中，得到Fe含量為10～100g/mol的溶液；(2)向碳酸氫銨溶液中加入硝酸鐵溶液形成沉淀漿液，沉淀終點pH值為4～10，沉淀溫度為10～80℃，過濾、洗滌后得到共沉淀濾餅；(3)共沉淀濾餅中加入去離子水打漿，得到固含量6～18％重量的漿液，然后加入含有Na+、K+、Cr3+、Cu2+的混合鹽溶液，且Na+摩爾濃度為0.03～4摩爾/升，K+摩爾濃度為0.35～3.5摩爾/升，Cr3+摩爾濃度為0.03～4摩爾/升，Cu2+摩爾濃度為0.02～3.7摩爾/升，在10～60℃下浸漬0.5～5小時，得到浸漬漿液；(4)將浸漬漿液送入離心式噴霧干燥機中，在熱風入口溫度為200～400℃，排風出口溫度為100～200℃條件下進行噴霧干燥；(5)將噴霧干燥后得到的粉體進行焙燒，焙燒溫度為300～600℃，焙燒時間為1～8小時；經(jīng)過上述工藝步驟后得到一種高溫費托合成微球型鐵基催化劑，該催化劑重量比組成為Fe∶Cu∶Cr∶K2O∶Na2O＝100∶0.01～10∶0.03～10∶0.01～6∶0.01～5。所述的步驟(3)催化劑浸漬漿液濃度為10～20％重量。所述的步驟(4)熱風入口溫度為260～375℃，排風出口溫度為110～150℃。所述的步驟(5)焙燒溫度為300～500℃，焙燒時間為1～5小時。以本專利技術(shù)方法制得催化劑微球直徑為20～200μm的成品率達90％以上30～80μm成品占80％以上，比表面積為30～60m2/g，孔容為0.2～0.5ml/g。強度和耐磨性明顯優(yōu)于以氨水為沉淀劑得到的催化劑。本專利技術(shù)所用的分析測試方法1.成品微球鐵基催化劑的比表面積、孔容及孔徑分布測定采用低溫氮吸附法，比表面積為BET比表面積。2.成品微球鐵基催化劑的顆粒分布，采用激光粒度分析儀來得到催化劑粒徑分布數(shù)據(jù)。3.微球鐵基催化劑的沖擊強度分析，采用催化劑沖擊實驗裝置和粒度分析儀來測定催化劑抵抗沖擊破碎的能力。沖擊實驗步驟如下將一定量微球催化劑放入實驗裝置中，利用高壓氣體的沖力使微球催化劑與裝置中的金屬板發(fā)生撞擊，分別測量沖擊前后的催化劑粒度分布，利用測得數(shù)據(jù)計算催化劑強度。破碎率＝實驗前平均粒徑-實驗后平均粒徑/實驗前平均粒徑×100％4.微球鐵基催化劑的磨損強度分析，采用催化劑磨損實驗裝置和粒度分析儀來測定催化劑抵抗摩擦能力。采用催化劑磨損實驗裝置和粒度分析儀來測定催化劑抵抗摩擦和沖擊破碎的能力。磨損度＝實驗前平均粒徑-實驗后平均粒徑/實驗前平均粒徑×100％5.掃描電鏡觀察微球表面形貌。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1.本專利技術(shù)采用碳酸氫銨作為沉淀劑，由于碳酸氫銨和硝酸鐵溶液都是定量加入，沉淀反應(yīng)操作簡單，反應(yīng)后的PH值控制準確，反應(yīng)溫度低，可以在常溫下反應(yīng)，并且催化劑特性重現(xiàn)性好。同時大大降低了氨的揮發(fā)，減少了對人員和環(huán)境的傷害。2.本專利技術(shù)所提供的催化劑制備方法中采用離心式噴霧干燥法成型，與壓力式噴霧干燥方法相比，其得到的催化劑顆粒外表面好，球型度高，催化劑的粒度分布窄，管道不易堵塞，操作更簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。3.采用本專利技術(shù)制得的高溫鐵基費托合成催化劑的強度優(yōu)于以氨水為沉淀劑制備的催化劑，具有更好的抗沖擊和抗磨損能力，適用于在流化床反應(yīng)器中使用。4.本專利技術(shù)采用碳酸氫銨作為沉淀劑比用碳酸鈉作沉淀劑可以準確控制催化劑中Na2O的含量，同時沉淀濾并更容易洗滌，可以節(jié)約40％的洗滌水。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)作進一步說明，但本專利技術(shù)的保護范圍不受下列實施例限制。實施例1將7kg鐵粉溶于60L45％硝酸中，過濾并稀釋至90升，將上述含鐵溶液加入反應(yīng)釜中，在室溫下快速攪拌中將5％的氨水滴入含鐵溶液形成沉淀漿液，至pH值為5.6停止滴加氨水，過濾、洗滌后得到共沉淀濾餅。將共沉淀濾餅移入燒杯中，加入去離子水25L打漿，稱量Cr(NO3)3.9H2O3.2kg，Cu(NO3)2.3H2O120g，KNO34.4g，NaNO3450g，溶于去離子水中，配成8升溶液，加入上述漿液中，攪拌使之充分混合，加熱至70℃，攪拌120分鐘。得到的漿料在控制入口熱風溫度為300℃，出口熱風溫度為140℃下進行壓力式噴霧干燥，500℃焙燒3小時，得到9.8kg最終催化劑，以上催化劑命名為A。實施例2將7kg鐵粉溶于62L45％硝酸中，過濾并稀釋至90升，將上述含鐵溶液加入反應(yīng)釜中。把35kg碳酸氫銨配制為10％的碳酸氫銨溶液，在30℃下邊攪拌勻速加入到含鐵溶液中形成沉淀漿液，終點pH值7左右。過濾、洗滌后得到共沉淀濾餅。將共沉淀濾餅移入燒杯中，加入去離子水25L打漿，稱量Cr(NO3)3.9H2O3.2kg，Cu(NO3)2.3H2O120g，KNO34.4g，NaNO3450g，溶于去離子水中，配成8升溶液，加入上述漿液中，室溫下攪拌使之充分混合，攪拌120分鐘。得到的漿料在控制入口熱風溫度為300℃，出口熱風溫度為140℃下進行離心式噴霧干燥，500℃焙燒3小時，得到9.5kg最終催化劑，以上催化劑命名為B。實施例3將43kgFe(NO3)3.9H2O溶與去離子水中，稀釋成100升溶液，將上述含鐵溶液加入反應(yīng)釜中，加熱至65℃，快速攪拌中將5％的氨水滴入含鐵溶液形成沉淀漿液，至pH值為7停止滴加氨水，過濾、洗滌后得到共沉淀濾餅。將共沉淀濾餅加入去離子水40L打漿，稱量Cr(NO3)3.9H2O2.8kg，Cu(NO3)2.3H2O11g，KNO355g，NaNO325g，溶于去離子中，配成7升溶液，加入上述漿液中，攪本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種高溫費托合成微球型鐵基催化劑，其特征在于，該催化劑重量比組成為Ｆｅ∶Ｃｕ∶Ｃｒ∶Ｋ↓［２］Ｏ∶Ｎａ↓［２］Ｏ＝１００∶０．０１～１０∶０．０３～１０∶０．０１～６∶０．０１～５。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫啟文，肖建平，蔣凡凱，劉繼森，周標，楊躍，
申請(專利權(quán))人：上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：31[中國|上海]
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