CN101298046A - 一种用于催化费托合成反应的含钛沉淀铁催化剂及其制法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于催化费托合成反应的含助剂的铁催化剂，其特征在于，包含如下重量比的下列组分：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(0.1－10)∶(0.1－10)∶(0.01－5)∶(5－30)，其中Fe、Cu、K和Ti以氧化物形式存在。本发明还涉及上述催化剂的制备方法，该方法包括在保持pH为6－9的沉淀剂的存在下将硝酸铁、硝酸铜和钛化合物在水中沉淀，分离沉淀物，沉淀物洗涤后与碳酸钾和硅溶胶混合，所得混合物进行干燥和煅烧。该含钛结构助剂的铁催化剂具有较高的比表面积、CO转化活性、抗烧结性能和耐硫性能。
Description
技术领域
本发明用于催化由CO、H2为主的合成气转化为多种目标烃类产物的费托合成反应的含助剂钛以及其它助剂的沉淀铁催化剂。本发明还涉及这种催化剂的制备方法。
背景技术
费托催化合成过程是众所周知的将含CO、H2为主的合成气转化为化学原料和液体烃类产物的有效途径。其中沉淀铁催化剂在该工艺中的应用得到了广泛研究，并能够达到较高催化活性，沉淀铁催化剂在有效助剂Cu、K、Mn的加入后，显著提高了其活性和重质产物的选择性，但是却在生产高碳数烃类产物的反应器操作中非常容易破碎成微米级颗粒。这种颗粒破碎导致了在分离细催化剂颗粒和液体烃类产物及蜡时的难题，因此阻碍了采用该催化剂的费托合成工艺的工业化进程。此外，催化剂对合成原料气体中的微量硫的敏感性也大大提高了催化剂的使用量和反应装置的运行成本。
制备沉淀铁类型催化剂的基础来自于德国二战时期的铁铜钾含硅配方及其制备路线，后来被南非工业应用，也是多家研究开发单位的催化剂配方开发基石。比较代表性的是美国Rentech公司在专利US5504118、山西煤炭化学研究所的专利CN1395993A、上海兖矿能源科技的专利CN1233462C等，都是在近似组成比例的铁铜钾基础上进行了微量助剂Na、Zn、SiO2等相对含量的调整，但是对催化剂长时期运转的活性稳定性、抗烧结性能以及耐硫性都未曾报道。
尽管Mo组分被普遍认为是对H2S存在下有较好的加氢稳定性，但是与铁元素相比活性很低，在添加到沉淀铁催化剂中后发现对活性有损害，同样的情况也发生在Cr组分上，甚至比Mo的活性降低更显著。
TiO2已经作为载体被很多人应用于Co催化剂的费托合成反应，并发现其在高温处理后仍保持的与被分散金属之间的强相互作用，能够保持活性金属的高分散性，提高催化剂比表面积(Conoco的WO2003020665、Johnson Matthey的WO2004028687、ExxonMobil的WO2004091775)。熊建民等(石油化工，2004，z1)研究了Ti助剂对Co/AC催化剂催化性能及分散度的影响，发现助剂Ti的加入可大幅度提高催化活性，低含量Ti的加入可降低Co的活性颗粒大小，提高Co的分散度，同时可降低甲烷选择性。除此之外，Ti也经常被作为微量助剂和Co一起分散在SiO2等载体上以制备高活性的费托合成催化剂(Shell的EP188304、IFP的EP800864)。Dry在1981年的专著中论述了各种氧化物作为担体的作用及其强弱顺序，表明TiO2在载体的提高催化剂活性作用上远不如SiO2或者Al2O3，甚至MgO。TiO2在熔铁催化剂中的添加试验研究表明，与其它金属氧化物显著不同，TiO2仅在相对于金属组分(Fe)的重量比1∶100左右时，能有效增加催化剂的比表面积。
研究还发现，TiO2在催化剂中的抗硫性能要比SiO2和Al2O3优良，在与SiO2等酸性担载体混合后表现出更强的抗烧结、高分散性能，Exxon公司(US5169821)曾将TiO2-SiO2、TiO2-ZrO2等混合载体用来制备担载型的Co催化剂。
在1987年的专利US4652587和US4624942中，美国AirProudcts公司提出将Ti和Zr与Fe的前体盐溶液共沉淀制备负载型的含助剂铁催化剂，但是由于Fe在负载型催化剂方面的费托合成性能很低，TiO2等作为担载铁催化剂的担体的优势没有显现出来。
南非SASOL在ZA0100084专利中提出了取代熔铁催化剂、可适用于高温费托合成的仅含钾助剂的沉淀铁催化剂，与熔铁催化剂中含量约2％左右相反，TiO2等组分作为微量杂质被列入，所有含氧物杂质总量建议低于5g/100g Fe。在后期专利WO01089686中又提出了在含助剂的沉淀铁催化剂中添加结构助剂和化学助剂，范围覆盖了多种副族元素和碱金属元素，也提出使用更多的组分来起到助剂、稀释剂、分散剂、担体等作用，这些组分包括MgO、Al2O3、TiO2、ThO2、Cr2O3、MnO、ZrO2、La2O3、CeO2。但是并没有相应的实施例和费托反应测试结果来佐证。ResearchTriangle Institute在专利WO2002018043中同样提及了TiO2等作为担载型结构助剂的可能性，也未进行相关组分实例的费托反应测试。
作为一种两性氧化物，TiO2有金红石、板钛和锐钛矿三种稳定的存在形式，实际上常常是三种相混合体。适宜于作为催化剂载体的只是锐钛矿型或掺有少量的金红石型的TiO2为最佳。在沉淀铁催化剂制备过程中，能够在共沉淀过程中均匀地和α-FeOOH分散结合，并在费托合成反应条件下氧化还原过程中，部分形成铁钛矿FeTiO3结构，能有效增强催化剂的抗积碳、抗烧结、抗氧化性能。钛促进型耐硫变换催化剂由于具有变换活性高，硫化性能好和抗水合能力强等优点，在我国的大、中型化肥厂及城市煤气厂的耐硫变换装置上得到广泛应用。纵秋云等在(石油化工)-1995，24，1，50-56研究了钛对耐硫变换催化剂活性和硫化等性能的影响后发现，催化剂加钛之后，能提高催化剂对原料气中H2S浓度变化的适应能力，可大大拓宽对原料气的选择范围。
发明内容
本发明的目的是提供应用于含H2、CO原料气的费托合成反应，并以生产重质烃类产物为目的的含助剂的沉淀铁催化剂。
本发明所提供的含助剂的沉淀铁催化剂包含如下重量比的下列组分：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(0.1-10)∶(0.1-10)∶(0.01-5)∶(5-30)，其中除了SiO2以外，所有催化活性组分Fe、Cu、K、Ti均按元素计，并且以氧化物形式存在于所述催化剂中。
在本发明的催化剂中，其中Fe以Fe2O3和/或FeO的形式存在，在同时含有二者的情况下，二者的比例不受特定限制，通常Fe2O3/FeO为20-95％∶80-5％，优选70-95％∶30-5％；Cu以CuO的形式存在；K以K2O的形式存在，以及Ti以TiO2的形式存在。
在本发明的催化剂中，更适宜的重量组成比Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(2-5)∶(2-5)∶(0.5-2)∶(15-25)。
优选地，该催化剂的表面积在60-250m2/g的范围内，更优选在90-150m2/g的范围内。优选地，该催化剂的粒度分布为20-150μm。
本发明的含钛(TiO2)结构助剂铁催化剂与传统的沉淀铁铜钾催化剂相比有很多优势：高温焙烧后的催化剂仍能具有高的比表面积，微量钛的加入减弱了费托合成反应中的积碳，同时对沉淀铁催化剂的长期运转抗硫性能、活性稳定性有较大帮助。TiO2是在沉淀过程中加入并形成的均匀结构助剂，在高温处理后仍有着较强的金属-载体间强相互作用，对催化剂主体金属铁的还原有一定的延缓，却增强了其抗烧结性能。催化剂原料包括助剂来源容易获得，制备过程简单，再浆化步骤无须洗涤过滤，在近工业反应条件下的浆态床反应器中可达到很好的CO加氢活性和理想产物选择性。
本发明所提供的制备上述催化剂的方法，包括下列步骤，在其量保持混合物的pH为6-9的沉淀剂的存在下将硝酸铁、硝酸铜和钛化合物在水中的混合物沉淀，分离沉淀物，沉淀物洗涤后与碳酸钾和硅溶胶混合，所得混合物进行干燥和煅烧。
优选地，所述沉淀剂是碳酸钠。
优选地，所述钛化合物选自硝酸钛、硫酸钛、草酸钛钾、钛酸四异丙酯和它们的混合物。
优选地，所述沉淀在50-90℃的温度下进行20分钟到1小时。
优选地，所述干燥用喷雾干燥机在200-350℃的入口温度和130-200℃的出口温度下进行。
优选地，所述煅烧在300-600℃，优选320-500℃的温度下进行1-48小时，优选2-10小时。
在一个更为优选的实施方案中，本发明的制备方法包括下列步骤：
1)将硝酸铁、硝酸铜和钛化合物溶解于去离子水中，去除不溶解杂质，保持溶液温度在30-80℃；
2)以5％-20％碳酸钠水溶液为沉淀剂，向步骤1)所得溶液中加入该沉淀剂，优选采用并流连续泵打方式共沉淀铁、铜、钛化合物水溶液，并保持沉淀温度在50-90℃，pH值在6-9的条件下持续搅拌，完成沉淀后继续保持30-80℃下老化例如0.5-5小时；
3)对上一步骤得到的沉淀浆液进行过滤洗涤，控制电导率和酸根等杂质离子含量在允许范围内(0-60μS)，滤饼的水含量控制在40-95重量％。
4)在滤饼中加入一定量的碳酸钾水溶液和硅溶胶，其中硅胶中的杂质离子含量最好控制在0.1％以下，再浆化滤饼后，高剪切搅拌均匀，调节固体浓度在15％-40％之间。
5)再浆化物进入压力式喷雾干燥装置，控制入口温度200-350℃和出口温度130-200℃、以及合适的进料速度、空气速度等，完成催化剂的第一步干燥，之后进行300-400℃高温焙烧炉处理1-48小时，从而得到满足费托合成反应要求的催化剂颗粒；
其中硝酸铁、硝酸铜、钛化合物、碳酸钾和硅胶的用量应使得产物中的重量比为Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(0.1-10)∶(0.1-10)∶(0.01-5)∶(5-30)，优选Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(2-5)∶(2-5)∶(0.5-2)∶(15-25)。
上面步骤2)所述的沉淀过程优选控制时间为20-45分钟，温度控制在50-90℃。
所述的碳酸钠溶液浓度为5％(Na2(CO3))-20％。所述的硅溶胶浓度优选为25％-40％，杂质含量在1000ppm以下。
在上述制备方法中，硝酸钛的加入沉淀伴随发生水解的过程，会生成不稳定的锐钛相，在碳酸钠的存在下，相变为金红石相结构(白色-蓝色)。另外，钛也可以以硫酸钛水溶液方式共沉淀，并且钛是以结构助剂起作用，而不是单纯载体的作用。钛也可以采用草酸钛为来源，例如浓度为20％的草酸钛溶液，或者可以采用钛醇盐，例如将钛酸四异丙酯的丙醇溶液稀释溶解制成水溶液。
在上述制备方法中，沉淀后过滤、洗涤步骤的控制指标优选为电导率小于60μs。硝酸根测试由棕色环显示合格。
再浆化所用碳酸钾为碳酸钾水溶液，硅溶胶优选为碱性水溶液，微量NH3OH平衡稳定，SiO2粒度在10nm-40nm。干燥装置为压力式喷雾干燥装置，高压泵传输的浆液浓度在15％-40％之间。
所述的催化剂在焙烧、筛分后的粒度为20-150μm。
在又一个实施方案中，本发明提供上述催化剂在催化反应中，尤其在费托合成反应中用于由合成气制备烃类的用途。所述烃类优选是重质烃类。本发明的催化剂可以应用于采用铁作为催化剂的任何已知催化反应，这些反应可以采用已知的反应条件。
在另一个实施方案中，本发明提供了烃类的合成方法，该方法包括在上述本发明催化剂的存在下用包括CO和氢的合成气进行费托合成。在上述合成方法中，除了用本发明催化剂代替已有的催化剂外，可以采用通常用于费托合成反应的工艺参数。费托反应的常规工艺条件是本领域普通技术人员所公知的。
本发明的含少量钛(TiO2)结构助剂的沉淀铁催化剂与传统的沉淀铁铜钾催化剂相比有很多优势：
1、相同含量的SiO2粘结剂下可以提高比表面积，降低费托合成反应过程中的积碳现象，提高沉淀铁催化剂的抗硫性能。
2、TiO2在沉淀过程中加入，作为结构助剂，在高温处理后仍有着较强的金属-载体间的相互作用，对催化剂主体还原有一定的延缓，但是在费托合成过程中能增强其抗烧结性能、提高催化剂长期运行稳定性。
3、采用钛酸四异丙酯醇水溶液与铁、铜盐水溶液共沉淀获得的催化剂，可以更好的获得纳米结构的TiO2，微量水平下也能够提高Fe2O3晶粒的抗积碳和抗烧结性。
具体实施方式
本发明中采用改进方法所制得的含助剂铁催化剂的应用性能可由下面实施例说明，但本发明不限于这些实施例。除非另有规定，所有百分率均为重量百分率。
实施例1
分别将4公斤的Fe(NO3)3·7H2O、120克Cu(NO3)2·3H2O和250克硝酸钛-硝酸溶液(16％)分别溶解(稀释)于蒸馏水中，配制成含5％的硝酸铁溶液，之后与5％硝酸铜溶液混合均匀，同时稀释硝酸钛-硝酸溶液成15％的硝酸钛水溶液，同时溶解制得10％的碳酸钠溶液，用蠕动泵将上述各种溶液分别加入到20L的搅拌釜中，夹套加热温度维持在80℃，蠕动泵的传输速度要按照酸性、碱性溶液的计量比进行，在搅拌速率120rpm和pH值7.5的条件下，完成沉淀，并降温至60℃老化1小时。所得沉降后的浆液用真空抽滤机和去离子水洗涤重复4次，测试滤液电导率，同时检测其中的硝酸根离子含量(棕色环试验)。
滤饼中的水占总重量70％，转移到另外搅拌装置中，加入200克30％的碳酸钾溶液和250克含35％SiO2的硅溶胶，均匀搅拌0.5小时，制得30％固含量的浆液，将该浆液泵入压力喷雾干燥装置，空气入口温度控制在320℃，出口温度则控制在170℃，20分钟左右完成干燥，所得球形颗粒催化剂放入实验室用回转焙烧炉中，于350℃下焙烧8小时，降温取出后进行筛分获得90％重量以上的20-120微米催化剂颗粒。催化剂比表面积为145m2/g，ICP分析结果表明金属重量比组成为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶3∶2∶1∶15。
催化剂样品进行浆态床反应评价的工艺条件和相应结果列于表1中。
实施例2
分别将4公斤的Fe(NO3)3·7H2O、200克Cu(NO3)2·3H2O和500克硝酸钛-硝酸溶液(16％)分别溶解(稀释)于蒸馏水中，配制成含5％的硝酸铁溶液，之后与5％硝酸铜溶液混合均匀，同时稀释硝酸钛-硝酸溶液配制成10％硝酸钛水溶液800克，同时溶解制得足够量的10％碳酸钠溶液，用蠕动泵将上述各种溶液分别加入到20L的搅拌釜中，夹套加热温度维持在85℃，蠕动泵的传输速度要按照酸性、碱性溶液的计量比进行，在搅拌速率120rpm和pH值7.8的条件下，完成沉淀，并降温至60℃老化2小时。所得沉降后的浆液用真空抽滤机和去离子水洗涤重复4次，测试滤液电导率，同时检测其中的硝酸根离子含量(棕色环试验)。
滤饼中的水占总重量65％，转移到另外搅拌装置中，加入200克30％的碳酸钾溶液和300克含SiO235％的硅溶胶，均匀搅拌0.5小时，制得30％固含量的浆液，用该浆液泵入压力喷雾干燥装置，空气入口温度控制在320℃，出口温度则控制在170℃，20分钟左右完成干燥，所得球形颗粒催化剂放入实验室用回转焙烧炉中，于350℃下焙烧6小时，降温取出后进行筛分获得90％重量以上的20-120微米催化剂颗粒。催化剂样品比表面积为161m2/g，ICP分析结果表明金属重量比组成为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶5∶2∶2∶18。
催化剂样品进行浆态床反应评价的工艺条件和相应结果列于表1中。
实施例3
分别将4公斤的Fe(NO3)3·7H2O、120克Cu(NO3)2·3H2O溶液分别溶解于蒸馏水中，混合配制成含5％的硝酸铁、5％硝酸铜溶液，同时配制含钛酸四异丙酯210克的丙醇溶液750ml，稀释于去离子水中，再于另外容器中配制足够量的10％的碳酸钠溶液，用蠕动泵将上述各种溶液分别加入到20L的搅拌釜中，夹套加热温度维持在75℃，蠕动泵的传输速度要按照酸性、碱性溶液的计量比进行，在搅拌速率120rpm和pH值7.5的条件下，完成沉淀，并降温至60℃老化1小时。所得沉降后的浆液用真空抽滤机和去离子水洗涤重复4次，测试滤液电导率，同时检测其中的硝酸根离子含量(棕色环试验)。
滤饼中的水占总重量75％，转移到另外搅拌装置中，加入200克25％的碳酸钾溶液和410克含SiO225％的硅溶胶，均匀搅拌0.5小时，制得25％固含量的浆液，用该浆液泵入压力喷雾干燥装置，空气入口温度控制在320℃，出口温度则控制在170℃，20分钟左右完成干燥，所得球形颗粒催化剂放入实验室用回转焙烧炉中，于350℃下焙烧6小时，降温取出后进行筛分获得90％重量以上的20-120微米催化剂颗粒。催化剂样品比表面积为177m2/g，ICP分析结果表明金属重量比组成为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶3∶2∶1.8∶18。
催化剂样品进行浆态床反应评价的工艺条件和相应结果列于表1中。
实施例4
分别将4公斤的Fe(NO3)3·7H2O、200克Cu(NO3)2·3H2O和500克硝酸钛-硝酸溶液(16％)分别溶解(稀释)于蒸馏水中，配制成含5％的硝酸铁溶液，之后与5％硝酸铜溶液混合均匀，配制10％硝酸钛溶液800克，同时溶解制得足够量的10％的碳酸钠溶液，用蠕动泵将上述各种溶液分别加入到20L的搅拌釜中，夹套加热温度维持在80℃，蠕动泵的传输速度要按照酸性、碱性溶液的计量比进行，在搅拌速率120rpm和pH值8的条件下，完成沉淀，并降温至60℃老化1小时。所得沉降后的浆液用真空抽滤机和去离子水洗涤重复4次，测试滤液电导率，同时检测其中的硝酸根离子含量(棕色环试验)。
滤饼中的水占总重量70％，转移到另外的搅拌装置中，加入400克30％的碳酸钾溶液和410克含SiO235％的硅溶胶，均匀搅拌0.5小时，制得30％固含量的浆液，用该浆液泵入压力喷雾干燥装置，空气入口温度控制在320℃，出口温度则控制在170℃，20分钟左右完成干燥，所得球形颗粒催化剂放入实验室用回转焙烧炉中，于350℃下焙烧8小时，降温取出后进行筛分获得90％重量以上的20-120微米催化剂颗粒。催化剂样品比表面积为175m2/g，ICP分析结果表明金属重量比组成为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶5∶4∶2∶25。
催化剂样品进行浆态床反应评价的工艺条件和相应结果列于表1中。
实施例5
分别将4公斤的Fe(NO3)3·7H2O、120克Cu(NO3)2·3H2O和70克硫酸钛分别溶解于蒸馏水中，配制成含5％的硝酸铁溶液，之后与5％硝酸铜溶液混合均匀，配制15％的硫酸钛溶液，同时溶解制得足够量的10％的碳酸钠溶液，用蠕动泵将上述各种溶液分别加入到20L的搅拌釜中，夹套加热温度维持在80℃，蠕动泵的传输速度要按照酸性、碱性溶液的计量比进行，在搅拌速率120rpm和pH值8的条件下，完成沉淀，并降温至60℃老化1小时。所得沉降后的浆液用真空抽滤机和去离子水洗涤重复4次，测试滤液电导率，同时检测其中的硝酸根离子含量(棕色环试验)、氯化钡溶液检测无硫酸根离子。
滤饼中的水占总重量75％，转移到另外搅拌装置中，加入200克30％的碳酸钾溶液和400克含SiO230％的硅溶胶，均匀搅拌0.5小时，制得30％固含量的浆液，用该浆液泵入压力喷雾干燥装置，空气入口温度控制在320℃，出口温度则控制在170℃，20分钟左右完成干燥，所得球形颗粒催化剂放入实验室用回转焙烧炉中，于350℃下焙烧6小时，降温取出后进行筛分获得90％重量以上的20-120微米催化剂颗粒。催化剂比表面积为149m2/g，ICP分析结果表明金属重量比组成为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶3∶2∶1.8∶17。
催化剂样品进行浆态床反应评价的工艺条件和相应结果列于表1中。
实施例6
分别将4公斤的Fe(NO3)3·7H2O、120克Cu(NO3)2·3H2O和22克草酸钛钾分别溶解于蒸馏水中，配制成含5％的硝酸铁溶液，之后与5％硝酸铜溶液混合均匀，配制15％的草酸钛溶液，同时溶解制得足够量的10％的碳酸钠溶液，用蠕动泵将上述各种溶液分别加入到20L的搅拌釜中，夹套加热温度维持在80℃，蠕动泵的传输速度要按照酸性、碱性溶液的计量比进行，在搅拌速率120rpm和pH值7.5的条件下，完成沉淀，并降温至60℃老化1小时。所得沉降后的浆液用真空抽滤机和去离子水洗涤重复4次，测试滤液电导率，同时检测其中的硝酸根离子含量(棕色环试验)。
滤饼中的水占总重量70％，转移到另外搅拌装置中，加入200克30％的碳酸钾溶液和300克含SiO235％的硅溶胶，均匀搅拌0.5小时，制得30％固含量的浆液，用该浆液泵入压力喷雾干燥装置，空气入口温度控制在320℃，出口温度则控制在170℃，20分钟左右完成干燥，所得球形颗粒催化剂放入实验室用回转焙烧炉中，于350℃下焙烧8小时，降温取出后进行筛分获得90％重量以上的20-120微米催化剂颗粒。催化剂比表面积为131m2/g，ICP分析结果表明金属重量比组成为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶3∶2∶0.5∶15。
催化剂样品进行浆态床反应评价的工艺条件和相应结果列于表1中。
本发明中催化剂样品进行费托合成反应的测试是在1L高压连续搅拌釜浆态床中进行的，原料气氢碳比为1.5、催化剂按照20％重量浓度稀释在500克液体石蜡中，空速2000h-1，压力2.0MPa。24小时常压合成气270℃下还原24小时后，升压并降温至235℃，反应测试时间240小时以上。实施例1-6对应的试验结果为220小时的取样分析结果，其中实施例4、5、6样品评价中，原料气中含有2ppm的H2S。
表1.含助剂的沉淀铁催化剂的评价试验结果
*沉淀铁催化剂FeCuKSiO2，兖矿能源科技公司，中国专利CN1233462C
所有样品的评价结果表明，本发明所述含助剂沉淀铁催化剂的较长期运行性能相对稳定，在一定毒性硫气氛的原料气条件下能够保持活性稳定，与常规沉淀铁催化剂的性能相比优势明显。此外，实施例3和6的含助剂催化剂样品活性、选择性都比现有商业化催化剂的结果要优良。
Claims (10)
1、一种用于催化费托合成反应的含助剂的铁催化剂，其特征在于，包含如下重量比的下列组分：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(0.1-10)∶(0.1-10)∶(0.01-5)∶(5-30)，其中Fe、Cu、K和Ti以氧化物形式存在。
2、根据权利要求1所述的含助剂的铁催化剂，其特征在于所述催化剂的重量组成比为：Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(2-5)∶(2-5)∶(0.5-2)∶(15-25)。
3、根据权利要求1所述的含助剂的铁催化剂，其特征在于所述催化剂的比表面积为90-180m2/g，颗粒尺寸为20-150μm。
4、根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，该方法包括在保持pH为6-9的沉淀剂的存在下将硝酸铁、硝酸铜和钛化合物在水中沉淀，分离沉淀物，沉淀物洗涤后与碳酸钾和硅溶胶混合，所得混合物进行干燥和煅烧。
5、根据权利要求4所述的制备方法，所述沉淀剂是碳酸钠；所述沉淀在50-90℃的温度下进行20分钟到1小时。
6、根据权利要求4所述的制备方法，所述钛化合物选自硝酸钛、硫酸钛、草酸钛钾、钛酸四异丙酯和它们的混合物。
7、根据权利要求4所述的制备方法，所述干燥用喷雾干燥机在200-350℃的入口温度和130-200℃的出口温度下进行；所述煅烧在300-600℃，优选320-500℃的温度下进行。
8、根据权利要求1所述的含助剂的铁催化剂的制备方法，其特征在于包括以下个步骤：
1)将硝酸铁、硝酸铜、钛化合物溶解于去离子水中，除去不溶解杂质，保持溶液温度在30-80℃；
2)以碳酸钠水溶液为沉淀剂，采用并流连续泵打方式共沉淀铁、铜、钛盐水溶液，并保持沉淀温度在50-90℃，pH值在6-9的条件下持续搅拌，完成沉淀后继续保持30-80℃下老化0.5-5小时；
3)对上一步骤得到的沉淀浆液进行过滤洗涤，控制电导率在0-60μS的范围内，滤饼的水含量控制在40％-95重量％；
4)在滤饼中加入碳酸钾水溶液和硅溶胶，再浆化滤饼后，高剪切搅拌均匀，调节固体浓度在10％-40％之间；
5)再浆化物进入压力式喷雾干燥装置，控制入口温度200-350℃和出口温度130-200℃，完成催化剂的干燥，之后进行320-480℃高温焙烧炉处理1-48小时，优选2-10小时，最后获得满足费托合成反应的催化剂颗粒；
其中硝酸铁、硝酸铜、钛化合物、碳酸钾和硅胶的用量应使得产物中的重量比Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(0.1-10)∶(0.1-10)∶(0.01-5)∶(5-30)，优选Fe∶Cu∶K∶Ti∶SiO2＝100∶(2-5)∶(2-5)∶(0.5-2)∶(15-25)。
9、根据权利要求1-3的任一项所述的催化剂或根据权利要求4-8的任一项的制备方法获得的催化剂在催化反应中，尤其在费托合成反应中用于由合成气制备烃类的用途。
10、烃类的合成方法，该方法包括在根据权利要求1-3的任一项所述的催化剂或根据权利要求4-8的任一项的制备方法获得的催化剂的存在下用包括CO和氢的合成气进行费托合成。
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