一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳烯工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学领域，具体而言，涉及一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳稀工艺。
【背景技术】
[0002]费托合成是煤间接液化技术之一。以合成气为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。1923年由德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。其反应过程可以用下式表示:
nC0+2nH2—【一CH 2—】n+nH 20
传统费托合成法是以钴为催化剂(见金属催化剂)，利用这种催化剂所得产品组成复杂，选择性差，轻质液体烃少，重质石蜡烃较多，严重影响产品的产业量的提高和产品的碳烯的纯度。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供了一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳稀工艺，以改善上述问题。
[0004]本发明提供的费托合成用熔铁催化剂，该催化剂由铁基催化剂和助催化剂组成，所述铁基催化剂中铁(Fe)的重量百分含量为50-85%，三价铁和二倍二价铁的摩尔比的比值Fe3+/2Fe2+为0.5-1.5，所述助催化剂包括氧化铝(Al 203) 0.1-1.5g/100gFe，氧化镁(MgO)0.1-1.5g/100gFe，氧化钾(K2O) 0.2-1.2g/100gFe，氧化钠(Na2O) 0.l-2g/100gFe，氧化钙(CaO)0.1-1.5g/100gFe，氧化硅(S12)0.5_2g/100gFe，氧化铈(CeO2)0.01-0.03g/100gFe，氧化铬(Cr2O3)0.02-0.05g/100gFe，其余氧化物为碳酸钙水合氧化镁。
[0005]以上所述的费托合成用熔铁催化剂，优选地，所述的铁(Fe)的重量百分含量为65-75%，三价铁和二倍二价铁的物质的量比值Fe3+/2Fe2+为0.8-1.2。
[0006]以上所述的费托合成用熔铁催化剂，优选地，所述的铁(Fe)的重量百分含量为71-75%。
[0007]以上所述的费托合成用熔铁催化剂，优选地，所述的催化剂的未还原状态时的比表面积为 0.5-2.5m2/g，孔容 0.06-0.15ml/g，骨架密度 3.0-3.5g/mL，堆密度 2.4-3.2g/mL。
[0008]—种以上所述的费托合成用熔铁催化剂的制备方法，包括:
S1.将磁铁矿与氧化铝、碳酸钾、碳酸钠、二氧化硅、白云石在混合机内混合均匀，将混合好的磁铁矿粉装入熔融炉内，然后加入一定质量的铁条，使铁(Fe)的重量百分含量为50-85 %，三价铁和二倍二价铁的物质的量比值Fe3+/2Fe2+为0.5-1.5，然后加入氧化铝(Al2O3)0.1-1.5g/100gFe，氧化镁(MgO)0.1-1.5g/100gFe，氧化钾(K2O) 0.2-1.2g/100gFe,氧化钠(Na2O)0.l_2g/100gFe，氧化钙(CaO)0.1-1.5g/100gFe,氧化硅(S12)0.5-2g/100gFe，氧化铈(CeO2) 0.01-0.03g/100gFe，氧化铬(Cr2O3) 0.02-0.05g/100gFe，其余氧化物为碳酸钙水合氧化镁。
[0009]S2.采用熔融法将SI中的原材料熔融，熔融温度1800-2100°C，熔融时间3_6h。
[0010]S3.熔融结束后液态浆料应迅速冷却，冷却至150°C以下，冷却后物料的厚度20_30mmo
[0011 ] S4.物料经过初步粉碎得到小于3mm的颗粒后，继续超细粉碎到微米级粒径。
[0012]S5.通过超细粉碎及两级分级，最终得到粒度分布在150-300微米之间，平均粒径40-60微米的催化剂。
[0013]以上所述的费托合成用熔铁催化剂的制备方法，优选地，所述S3中浆料冷却后的厚度为25-30mm。
[0014]本发明还提供一种合成气费托合成制备低碳烯工艺，包括向反应釜内放入以上所述的费托合成用熔铁催化剂，然后向反应釜通入体积比为20-100的&与CO的混合气体进行加热还原，还原温度为350-400°C，压力为2.2-3.0Mpa，所述的费托合成反应在体积比为10-20的比与CO气氛下进行，反应温度为250-350°C，压力为3.0-3.5Mpa。
[0015]以上所述的费托合成用熔铁催化剂的制备方法，优选地，所述还原温度为350-3800C，所述费托合成反应的温度为280-320°C。
[0016]相对于现有技术，本发明提供的一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳烯工艺包括以下有益效果:本发明提供的费托合成用熔铁催化剂多种成分共同配合，大大提高了催化剂的活性，利用费托合成用熔铁催化剂提高了费托反应的转化速率和转化效率，将这种费托合成用熔铁催化剂加入到合成气费托合成制备低碳烯的新工艺中，转化效率和转化速率大大提高。
【附图说明】
[0017]为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本发明实施4提供的费托合成用熔铁催化剂的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]费托合成是煤间接液化技术之一。以合成气为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。1923年由德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。其反应过程可以用下式表示:
nC0+2nH2 —【一 CH2 —】n+nH20
传统费托合成法是以钴为催化剂(见金属催化剂)，利用这种催化剂所得产品组成复杂，选择性差，轻质液体烃少，重质石蜡烃较多，严重影响产品的产业量的提高和产品的碳烯的纯度。
[0020]本发明提供了一种费托合成用熔铁催化剂、其制备方法及合成气费托合成制备低碳稀工艺来改善上述问题。
[0021]下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0022]本发明中第一、第二、第三等均为区别示意，并不是限定。
[0023]实施例1
费托合成用熔铁催化剂，该催化剂由铁基催化剂和助催化剂组成，所述铁基催化剂中铁(Fe)的重量百分含量为50%，三价铁和二倍二价铁的摩尔比的比值Fe3+/2Fe2+为0.5，所述助催化剂包括氧化铝(Al2O3)0.lg/100gFe，氧化镁(MgO)0.lg/100gFe，氧化钾(K2O)0.2g/100gFe，氧化钠(Na2O)0.lg/100gFe，氧化钙(CaO)0.lg/100gFe，氧化硅(S12) 0.5g/100gFe，氧化铈(CeO2) 0.01g/100gFe，氧化铬(Cr2O3) 0.02g/100gFe,其余氧化物为碳酸钙水合氧化镁。
[0024]实施例2
费托合成用熔铁催化剂，该催化剂由铁基催化剂和助催化剂组成，所述铁基催化剂中铁(Fe)的重量百分含量为85%，三价铁和二倍二价铁的摩尔比的比值Fe3+/2Fe2+为1.5，所述助催化剂包括氧化铝(Al2O3) 1.5g/100gFe，氧化镁(MgO) 1.5g/100gFe，氧化钾(K2O) 1.2g/100gFe,氧化钠(Na2O) 2g/100gFe,氧化钙(CaO) 1.5g/100gFe,氧化硅(S12) 2g/100gFe，氧化铈(CeO2) 0.03g/100gFe,氧化铬(Cr2O3) 0.05g/100gFe,其余氧化物为碳酸钙水合氧化镁。
[0025]实施例3
费托合成用熔铁催化剂，该催化剂由铁基催化剂和助催化剂组成，所述的铁(Fe)的重量百分含量为65-75%，三价铁和二倍二价铁的物质的量比值Fe3+/2Fe2+为0.8-1.2。优选地，所述铁基催化剂中铁(Fe)的重量百分含量为68%，三价铁和二倍二价铁的摩尔比的比值Fe3+/2Fe2+为1.0，所述助催化剂包括氧化铝(Al 20