CN101385974A - 一种进行低温费托合成反应的方法及其专用催化剂体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种进行费托合成反应的方法及其专用铁催化剂体系。该铁催化剂体系,是由Fe催化剂和液体介质形成的均匀分散体系;所述Fe催化剂是按如下方法制备的:将Fe盐溶解于溶剂中,形成Fe盐溶液,用NaBH4或KBH4还原铁盐,去除溶剂,得到所述Fe催化剂;所述液体介质为液态聚合物或在1个大气压下沸点大于等于150℃的高沸醇。本发明进行费托合成反应的方法,是将CO和H2在催化剂作用下进行催化反应,所用催化剂即为本发明的铁催化剂体系。在该催化剂下进行的费托合成反应,产物与催化剂体系自动分相,其中可用的C5+组分含量也较高(70.8-79.8%),CO2选择性低,烯烃含量较高。铁催化剂具有磁性,易于分离回收,因而该催化剂体系具有很好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种进行低温费托合成反应的方法及其专用催化剂体系。
背景技术
在石油资源日益短缺的今天,从CO和H2(合成气)出发经由费托合成反应制备多碳烷烃(汽油,柴油)备受人们的关注。合成气来源广泛,可以从煤炭、天然气和生物质中得到。通过费托合成制备燃料,有望在将来解决石油枯竭带来的能源问题。
目前,在现有费托合成反应条件下,希望得到的汽油、柴油(主要是C5+)选择性较低,而不能利用的甲烷选择性偏高;CO转化不完全,需要在尾气中回收利用,从而增加生产成本;反应的温度一般在200-350℃,但是费托合成反应是一个放热反应,高温对反应平衡是不利的,而且容易使催化剂局部过热而烧结。催化剂是实现费托合成的关键,传统的催化剂以铁,钴,钌等金属担载在载体上,反应的温度较高。根据文献报道,催化活性最高的是钌,但钌的价格昂贵,工业上用的较多的是铁和钴,反应温度在200-350℃,反应压力在1-50atm左右。以铁为催化剂,活性好,价格便宜,受到广泛关注。采用气-固相反应模式,在250℃反应温度下,铁基催化剂的活性转化频率(按CO计,摩尔CO/(摩尔Fe·小时))在0.3-2。担载在碳纳米管上的铁催化剂在220℃下的催化活性为0.7。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应速率高、反应温度低的进行费托合成反应的方法及其专用的高沸醇或高分子液态聚合物液相担载的铁催化剂体系。
本发明所提供的铁催化剂体系,是由Fe催化剂和液体介质形成的均匀分散体系;
所述Fe催化剂是按如下方法制备的:
将Fe盐溶解于溶剂中,形成Fe盐溶液,用NaBH4或KBH4还原铁盐,去除溶剂,得到所述Fe催化剂。进行上述还原反应时,在常温常压下进行即可。所述Fe催化剂可通过磁分离方法收集得到。
所述Fe催化剂的粒径为1-50纳米,优选为2-20nm。
所述液体介质为液态聚合物或在1个大气压下沸点大于等于150℃的高沸醇。
其中,所述铁催化剂体系中铁催化剂的量以所述铁盐中的Fe2+和Fe3+的总浓度计,为0.01-10mol/L,优选为0.025-0.12mol/L。
所述1个大气压下沸点大于等于150℃的高沸醇的分子中羟基数目大于等于2;具体可为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种。所述液态聚合物具体可为聚乙二醇;所述聚乙二醇优选为聚乙二醇200和/或聚乙二醇400。
所述Fe盐选自下述六种铁盐中的至少一种:FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3·9H2O;所述Fe盐溶液中铁盐中的Fe2+和Fe3+的总浓度为0.1-2mol/L;优选为0.2-0.3mol/L。
所述Fe盐溶液的溶剂选自水或有机溶剂;所述有机溶剂优选为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、聚乙二醇200或聚乙二醇400。
应用本发明的铁催化剂体系进行费托合成反应,是将CO和H2在铁催化剂体系作用下进行催化反应。
在上述费托合成反应过程中,催化反应的温度为100—220℃,优选为120-150℃,尤其优选为150℃。CO和H2的总压力为0.1—10MPa,优选为1-5Mpa,尤其优选为3Mpa。催化反应中,H2与CO的摩尔比为0.5—3,优选为1—2,尤其优选为1.5或2.0。
本发明制备了一种具有磁性的铁催化剂,均匀分散在高沸醇(沸点高于150℃,包括乙二醇和多元醇)或高分子液态聚合物(包括聚乙二醇)中,得到用于费托合成反应的催化剂体系。反应后催化剂体系与反应产物自动分相,并且由于铁催化剂具有磁性(见图3),可以在磁场作用下方便的实现回收和循环使用。铁催化剂是分散在高沸醇和聚合物中的纳米级(1-50nm)粒子,具有很好的低温活性,该铁催化剂体系在100—220℃下即具有比传统催化剂更好的催化活性,远比现行工业催化剂需要的条件(200-350℃)温和,具有广阔的应用前景。
应用本发明的铁催化剂体系进行的费托合成反应,各种反应条件下的产物分布比较一致,主要为α-烯烃和正构烷烃,有少量异构烷烃。
附图说明
图1为实施例1中制备的Fe催化剂的电镜照片。
图2为实施例8中制备的Fe催化剂的电镜照片。
图3为实施例2中制备的铁催化剂在聚乙二醇200中的分散状态以及磁分离过程图;其中,a为磁场介入0秒时铁催化剂的分散状态,b为磁场介入5秒后铁催化剂的分散状态,c为磁场介2分钟后铁催化剂的分散状态,d为磁场介入5分钟后铁催化剂的分散状态。
具体实施方式
本发明进行费托合成反应使用的是Fe催化剂,该催化剂可按照如下过程制备:
将Fe盐溶解于溶剂中,形成溶液,在常温常压下以NaBH4或KBH4还原,通过磁分离方法收集并去除溶剂,得到所述磁性Fe催化剂。
Fe盐溶液中浓度为0.1-2mol/L,常用的Fe盐选自FeCl2·4H2O,FeCl3·6H2O,FeSO4·7H2O,FeCl3,Fe(NO3)3,Fe2(SO4)3·9H2O。所述溶解Fe盐的溶剂为水或有机溶剂,所述有机溶剂优选为乙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,聚乙二醇200或聚乙二醇400。
进行还原反应时,常温常压下即可,反应时间为1-30分钟。然后将用磁分离的方法收集Fe催化剂,去除溶剂。
将制备的Fe催化剂再与液体介质混合,形成均匀分散体系,即为本发明所述催化剂体系。
所述催化剂体系中铁催化剂的量以Fe盐计浓度为0.01-10mol/L,所述液体介质选自高沸醇(包括二元醇和多元醇)或液态聚合物,所述液体介质为聚乙二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种;所述聚乙二醇优选为聚乙二醇200,聚乙二醇400。
应用上述催化剂进行费托合成反应,是在催化剂体系中,充入一定压力的H2和CO合成气,在有搅拌的情况下,适当温度下即可以发生反应。反应介质即为高沸醇或液态聚合物。
以下结合具体的实施例来描述本发明反应过程。
实施例1
将400mgFeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml乙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm,Fe催化剂的透射电镜照片如图1所示。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2(1atm=0.101325Mpa),在150℃下反应5小时。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力(下降的压力表示反应的程度),转化频率(转化频率=转化的CO的量(mol)/催化剂的量(mol)/反应时间(h)),结果见表1。
实施例2
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml聚乙二醇200中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在150℃下反应12h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
铁催化剂在聚乙二醇200中的分散状态以及磁分离过程,见图3。由图可知分散在聚乙二醇200中的铁催化剂,从磁场介入下的0秒的均匀分散状态,逐渐被吸附到磁铁的一边,5分钟以后溶液呈澄清状态。表明该铁催化剂可以在磁场作用下方便的实现回收。
实施例3
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml 1,3-丙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在150℃下反应5h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例4
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml 1,4-丁二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在150℃下反应4h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例5
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml乙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在120℃下反应22h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例6
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),并分散在40ml乙二醇中,取20ml所得催化剂,再添加20ml乙二醇,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.025mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在150℃下反应7h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例7
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml乙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。制备的Fe催化剂粒径为4-6nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入12atm CO,18atm H2,在150℃下反应4.3h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例8
将1200mg FeCl2·4H2O加入到容积为500ml的锥形瓶中,再倒入20ml水,加入0.5g乙酸(质量分数60%)搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.3mol/L的溶液A。将2000mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入4ml去离子水,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在50ml乙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.12mol/L)。制备的Fe催化剂粒径分布较宽,为2-20nm,Fe催化剂的透射电镜照片图2所示。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在150℃下反应5h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例9
将1200mg FeCl2·4H2O加入到容积为500ml的锥形瓶中,再倒入20ml水,加入1000mgPVP,0.5g乙酸(质量分数60%)搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.3mol/L的溶液A。将2000mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入4ml去离子水,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在50ml丙三醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.12mol/L)。制备的Fe催化剂粒径分布较宽,为2-20nm。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入10atm CO,20atm H2,在120℃下反应14h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例10
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml1,4-丁二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml1,4-丁二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml聚乙二醇200中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入12atm CO,18atm H2,在150℃下反应8h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例11
将400mg FeCl2·4H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml1,2-乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将500mgNaBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml1,2-乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml乙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入16.7atm CO,33.3atm H2,在150℃下反应17h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
实施例12
将560mg FeSO4·7H2O加入到容积为60ml的锥形瓶中,再倒入10ml1,2-乙二醇,搅拌均匀充分溶解,得到含Fe2+浓度为0.2mol/L的溶液A。将620mgKBH4加入50ml烧杯中,再加入1ml去离子水和4ml1,2-乙二醇,充分溶解得到溶液B,在激烈搅拌下,将溶液B倒入溶液A,随即密封,一分钟后反应结束,用磁铁将Fe催化剂吸在瓶底,待溶剂澄清时将其倒出,然后用去离子水清洗三次,再用反应用溶剂洗涤去除水分(同样用磁分离方法去除溶剂),得到铁催化剂;将得到的铁催化剂分散在40ml乙二醇中,即得铁催化剂体系(其中,铁催化剂的量以铁盐中的Fe2+浓度计,为0.05mol/L)。
将催化剂倒入140ml高压反应釜,然后充入2atm CO,8atm H2,在150℃下反应7h。测定体系中的气体压力,计算体系的下降总压力,转化频率,结果见表1。
表1.Fe催化剂在不同溶剂中的费托合成反应活性
实施例 | 反应条件 | 下降总压力 | 转化频率(按CO计,摩尔CO/(摩尔Fe·小时)) |
实施例1 | 40.0ml乙二醇,2.00×10-3mol Fe150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 10.5atm/5h | 1.35 |
实施例2 | 40.0ml聚乙二醇200,2.0×10-3mol Fe,150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 12.2/12h | 0.74 |
实施例3 | 40.0ml1,3-丙二醇,2.0×10-3mol Fe,150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 9.9atm/5h | 1.42 |
实施例4 | 40.0ml1,4-丁二醇,2.0×10-3mol Fe,150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 11.5atm/4h | 2.10 |
实施例5 | 40.0ml乙二醇,2.0×10-3mol Fe,120℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 7.6atm/22h | 0.25 |
实施例6 | 40.0ml乙二醇,1.0×10-3mol Fe,150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 7.0atm/7h | 1.46 |
实施例7 | 40.0ml乙二醇,2.0×10-3mol Fe,150℃,18.0atm H2,12.0atm CO | 8.0/4.3h | 1.36 |
实施例8 | 50.0ml乙二醇,6.0×10-3mol Fe,150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 10.0atm/5h | 0.43 |
实施例9 | 50.0ml丙三醇,6.0×10-3mol Fe,120℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 9.7atm/14h | 0.15 |
实施例10 | 40.0ml聚乙二醇200,2.0×10-3mol Fe,150℃,20.0atm H2,10.0atm CO | 13.5atm/8h | 1.23 |
实施例11 | 40.0ml乙二醇,2.0×10-3mol Fe150℃,16.7atm H2,33.3atm CO | 32.7atm/17h | 1.40 |
实施例12 | 40.0ml乙二醇,2.0×10-3mol Fe150℃,8atm H2,2atm CO | 1.8atm/7h | 0.19 |
以上结果表明,该铁催化剂体系在120-150℃就具有好的催化活性,比工业费托催化剂的温度(200-350℃)显著降低。各实施例中,产物的分布都符合链增长规律,符合Flory分布,典型分布如下:C11.4-4.4%,C2-C419.4-23.4%,C5-C1263.3-73.3%,C13+6.6-12.6%;可用的C5+(碳数大于5的烷烃)占到产物总量的70.8-79.8%;产物中,乙烯占C2产物的63.4-67.4%,丙烯占C3产物的77.2-81.2%,丁烯占C4产物的70.8-74.8%,戊烯占C5产物的64.7-68.7%,C5以上的产物中,烯烃也占50%以上。CO2含量占总转化的CO量的5%以内。产物的测定方法:气体产物采用气相色谱定量;液体产物用环己烷萃取后擦用气相色谱定量(十氢萘作为内标)。所得的产物可与催化剂体系自动分相,其中产物中可用的C5+组分含量也较高(70.8-79.8%),烯烃含量较高。同时,铁催化剂具有磁性,易于分离回收,因而该催化剂体系具有很好的工业应用前景。
Claims (10)
1、一种铁催化剂体系,是由Fe催化剂和液体介质形成的均匀分散体系;
所述Fe催化剂是按如下方法制备的:将Fe盐溶解于溶剂中,形成Fe盐溶液,用NaBH4或KBH4还原铁盐,去除溶剂,得到所述Fe催化剂;
所述液体介质为液态聚合物或在1个大气压下沸点大于等于150℃的醇。
2、根据权利要求1所述的铁催化剂体系,其特征在于:所述铁催化剂体系中铁催化剂的量以所述铁盐中的Fe2+和Fe3+的总浓度计,为0.01-10mol/L;优选为0.025-0.12mol/L。
3、根据权利要求1所述的铁催化剂体系,其特征在于:所述1个大气压下沸点大于等于150℃的醇的分子中羟基数目大于等于2;所述醇优选为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种;
所述液态聚合物为聚乙二醇;所述聚乙二醇优选为聚乙二醇200和/或聚乙二醇400。
4、根据权利要求1所述的铁催化剂体系,其特征在于:所述Fe催化剂的粒径为1-50nm,优选为2-20nm。
5、根据权利要求1所述的铁催化剂体系,其特征在于:所述Fe盐选自下述六种铁盐中的至少一种:FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3·9H2O;所述Fe盐溶液中铁盐中的Fe2+和Fe3+的总浓度为0.1-2mol/L,优选为0.2-0.3mol/L。
6、根据权利要求1所述的铁催化剂体系,其特征在于:所述Fe盐溶液的溶剂选自水或有机溶剂;所述有机溶剂优选为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、聚乙二醇200或聚乙二醇400。
7、一种进行费托合成反应的方法,是将CO和H2在催化剂作用下进行催化反应,所述催化剂为权利要求1-6中任一所述的铁催化剂体系。
8、根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述催化反应的反应温度为100-220℃;优选为120-150℃,尤其优选为150℃。
9、根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于:所述CO和H2的总压力为0.1—10Mpa;优选为1-5Mpa;尤其优选为3Mpa。
10、根据权利要求7-9中任一所述的方法,其特征在于:所述催化反应中,H2与CO的摩尔比为0.5-3;优选为1-2;尤其优选为1.5或2.0。
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